[发明专利]一种用于椭圆型体纤维缠绕线型设计的仿真方法及系统

说明书

本发明公开一种用于椭圆型体纤维缠绕线型设计的仿真方法及系统，涉及复合材料纤维缠绕及计算机辅助设计仿真技术领域。所述方法包括：根据芯模参数建立芯模模型；根据预设过渡段滑移系数范围和缠绕过渡段长度或根据预设筒身缠绕角和预设过渡段滑移系数范围得到过渡段滑移系数和筒身缠绕角；根据芯模参数、预设纱宽和筒身缠绕角计算缠绕等分点；根据缠绕角、筒身半轴、过渡段滑移系数得到等分点整个来回的中心转角；根据预设偏差转角和等分点整个来回的中心转角确定线型的中心转角；根据两种中心转角对过渡段滑移系数进行优化；根据优化后的滑移系数得到落纱点；根据落纱点和芯模模型进行仿真。本发明可提高纤维缠绕线型设计与生产的效率。

技术领域

本发明涉及复合材料纤维缠绕及计算机辅助设计仿真技术领域，特别是涉及一种用于椭圆型体纤维缠绕线型设计的仿真方法及系统。

背景技术

纤维缠绕成型技术是借助于缠绕机设备通过控制丝嘴和芯模之间的相对运动，根据设定的缠绕参数将浸渍过树脂的纤维纱按照一定规律均匀稳定的缠绕在芯模表面，使其达到强度性能要求，随后整体固化成型的先进制造技术。

纤维缠绕技术的发展离不开软件的支持，使用缠绕仿真设计软件可以大幅提高产品研发效率，节约设计开发成本，能够使复杂的缠绕理论简单化，便于技术人员研究分析，但是在缠绕仿真软件的研究开发方面只涵盖了圆形截面的轴对称回转型体缠绕制品(如：压力容器、瓶体、圆锥体、球体、直管)，针对非轴对称型体缠绕制品线型设计无法有效均匀布满，线型设计方法较为局限，不易找到合适切点线型用于生产，需反复迭代、更改设计参数计算线型，在仿真中，无法有效显示纱宽，无法确定是否线型均匀布满，常需进行实际生产测试，导致线型设计与生产效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于椭圆型体纤维缠绕线型设计的仿真方法及系统，可提高纤维缠绕线型设计与生产的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于椭圆型体纤维缠绕线型设计的仿真方法，包括：

获取芯模参数，并根据所述芯模参数利用OpenGL绘图函数建立芯模模型；所述芯模参数包括芯模的左过渡段长度、筒身段长度、右过渡段长度、筒身段长半轴和筒身段短半轴；

根据预设过渡段滑移系数范围和预设缠绕过渡段长度或根据预设筒身缠绕角和预设过渡段滑移系数范围得到筒身缠绕角、左过渡段滑移系数和右过渡段滑移系数；

根据所述芯模参数、预设纱宽和所述筒身缠绕角计算缠绕等分点；

根据各所述缠绕等分点的坐标、所述筒身缠绕角、所述筒身段长半轴、所述筒身段短半轴、所述左过渡段滑移系数和所述右过渡段滑移系数得到各缠绕等分点整个来回的中心转角；

根据预设偏差转角和各缠绕等分点整个来回的中心转角确定线型的中心转角；

根据各缠绕等分点整个来回的中心转角以及线型的中心转角对所述左过渡段滑移系数和所述右过渡段滑移系数进行优化得到优化后的左过渡段滑移系数和优化后的右过渡段滑移系数；

根据所述优化后的左过渡段滑移系数和所述优化后的右过渡段滑移系数得到各缠绕等分点整个来回纤维路径上的落纱点；

根据各缠绕等分点整个来回纤维路径上的落纱点和所述芯模模型进行线型仿真。

可选的，所述根据所述芯模参数、预设纱宽和所述筒身缠绕角计算缠绕等分点，具体包括：

根据所述芯模参数、预设纱宽和所述筒身缠绕角计算循环圈数；

根据所述循环圈数确定缠绕等分点的坐标。

可选的，所述根据预设偏差转角和各缠绕等分点整个来回的中心转角确定线型的中心转角，具体包括：

根据预设偏差转角和各缠绕等分点整个来回的中心转角确定均匀布满线型参数；