[发明专利]确定复合材料层片的纤维路径的方向和间距的系统和方法

摘要

一种确定复合材料层片(202)的纤维路径(314)的方法(100)包括生成复合材料层片(202)的三角形表面(218)，以及定义为三角形表面建立0度方向(302)的第一单位矢量场。通过关于三角形表面的表面法线，将第一单位矢量场旋转通过相对于0度方向测量的指定纤维角度，来定义第二单位矢量场(306)。通过关于相应的表面法线(304)将第二单位矢量场旋转超过90°，来定义表示势函数的梯度(308)方向的第三单位矢量场。缩放第三单位矢量场以创建非单位矢量场，并且通过执行最小二乘拟合确定第一势函数，使得梯度的方向和幅度与非单位矢量场的方向和幅度最近似。势函数的归一化将势函数的等高线(310)均匀地分布在三角形表面上。将等高线作为纤维路径(314)使用，以用于铺叠复合材料的横列(206)来制造复合材料层片(202)。

主权项

1.一种考虑到表面定义(214)和具有一个或更多个纤维角度(306)的纤维角度定义(226)来确定复合材料铺叠的复合材料层片(202)的纤维路径(314)的方向和间距(316)的方法(100)，其包含以下步骤：生成包含三角形表面(218)的所述表面定义(214)的表面近似，所述三角形表面(218)包括三角形(220)的网格，所述复合材料层片(202)具有以下特征中的至少一个：所述表面定义(214)具有非平面轮廓(222)，所述纤维角度定义(226)包含非恒定纤维角度(230)；在所述三角形表面(218)上定义为所述三角形(220)中的每一个建立0度方向(302)的第一单位矢量场，所述0度方向(302)是从其测量出所述一个或更多个纤维角度(306)的方向；通过关于分别对应于所述三角形(220)的表面法线(304)，将所述第一单位矢量场旋转通过在所述纤维角度定义(226)中指定的所述一个或更多个纤维角度(306)，在所述三角形表面(218)上定义第二单位矢量场；通过关于相应的表面法线(304)，将所述第二单位矢量场旋转90°，在所述三角形表面(218)上定义表示势函数的梯度(308)的方向的第三单位矢量场；确定幅度函数以在所述三角形表面(218)上缩放所述第三单位矢量场从而创建非单位矢量场，以通过最小化所述非单位矢量场的旋度，使得能够将所述势函数拟合到所述第二单位矢量场；确定具有等高线(310)的所述势函数，其中所述势函数是通过执行最小二乘拟合确定的第一势函数，使得所述第一势函数的所述梯度(308)的方向和幅度与所述非单位矢量场的方向和幅度函数最近似；通过将缩放函数应用于所述势函数来执行所述势函数的归一化，使得所述等高线(310)均匀地分布在所述三角形表面(218)上；以及使用所述归一化的势函数的所述等高线(310)作为纤维路径(314)，以用于沿着所述纤维路径(314)铺叠复合材料的横列(206)来制造所述复合材料层片(202)。