纖維纏繞復合材料彎管線型設計與仿真

        根據微分幾何建立彎管的圓環面及圓柱面穩定纏繞方程。給出了圓環面的測地線纏繞解及圓柱面的半測地線纏繞解，并提出了用OpenGL及VC++對所設計的線型進行仿真的具體實現辦法。

       纖維增強復合材料是一種高強度、低密度、耐腐蝕的高性能材料。纖維纏繞是將纖維材料盡可能均勻地包在芯模表面的加工技術，因其精確度高，在制造高質量的復合材料中得到了廣泛的應用。纖維纏繞的設計及生產的自動化將有效地減少設計和生產的勞動強度，降低成本，同時提高了產品的質量，因此應用計算機輔助纖維纏繞已經成為一門重要的技術。對于軸對稱部件的纖維路徑及機器路徑的計算機輔助設計已經研究多年，其纏繞相對比較簡單。而對于非對稱部件，由于其幾何拓撲結構復雜，類似對稱體的基準纖維路徑無法找到，因此覆蓋芯模的所有纖維路徑都需獨立設計與計算。這將產生大量的路徑資料，而且要使所有的纖維路徑都滿足纖維纏繞的技術要求如穩定性、均勻分布及不架橋是很難實現的，所以其纏繞路徑的設計非常困難。目前對非軸對稱部件如彎管和T形管，只有CADF和CADVV ND兩個軟件能設計纏繞路徑。它們都采用三角片逼近的方法。這種近似方法設計出的纖維路徑是否穩定和能否均勻覆蓋彎管表面需要開機試纏來檢驗。我國，管道的彎管配件以機械或手工方式生產，因此有必要開發計算機輔助纖維纏繞技術（ CAFW）。本文根據芯模的幾何特性建立彎管的穩定纏繞方程。給出其纏繞解。并用VC++及OperCL對纏繞線型進行仿真。

       對纖維纏繞的線型仿真，是對有MCFW的CAD /CAM系統功能的擴展和完善。按照預先纏繞線型設計和分析的結果，用生成的三維實體模型檢驗設計線型正確與否。如果應用纏繞設備實際進行檢驗，則需要進行材料的準備和工人的施工，經濟花費較大，準備工作時間長，設計周期長。使用計算機進行線型正確性的仿真避免了這些弊端。最大限度地將問題解決在設計階段。降低研制成本。縮小設計周期。

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