针对复杂等截面芯轴的环形编织丝束轨迹预测算法及其实现

发布时间：2019-08-19 10:04

【摘要】：环形编织技术在复合材料成型过程中具有异型件一次编织成型、整体性高等特性。增强体中丝束轨迹对于编织复合材料性能提升有直接影响。本论文研究的内容是针对复杂等截面芯轴的环形编织丝束轨迹预测算法及其实现。本文在介绍相关的研究背景、意义以及国内外相关内容研究现状之后,围绕丝束轨迹预测算法的原理、实现以及验证展开论述。首先介绍环形编织原理和组成,然后将编织过程简化。在分析了针对规则芯轴的分析预测方法优缺点的基础上,基于传统方法和有限元网格划分方法更进一步地提出了一种能够适应复杂等截面芯轴的数字化丝束轨迹预测方法。该方法采用网格划分芯轴表面,通过初始化设置得到所有的初始点位置信息。根据等截面芯轴的几何特性计算得到芯轴表面的单根丝束轨迹,获得由所有丝束轨迹组成的编织预成型体几何形状。其次,环形编织过程仿真实现章节中主要介绍上述提出的算法如何在计算机中实现并且结果显示。环形编织的数值仿真过程基于.net集成OpenTK图形库和以输入输出的接口形式的dll动态库模块化概念的设计方案实现,可以十分方便地进行模块移植和二次利用。本文还详细讲解了各个模块的设计思路以及代码实现,其中主要包括上述几何算法如何在程序中实现的核心算法模块等。然后进行了相关实验,对仿真数值计算结果进行验证。通过3D打印技术制备了具有复杂截面的试验芯轴,在不同收敛区长度和牵引速度条件下进行了系列实验,并将实验结果和仿真结果进行对比分析。最后对全文进行总结。认为复杂截面芯轴的形状变化较多,很难使用传统方法表达。使用本文的数值方法,可以通过编织过程中释放量、消耗量和收敛区域实时长度,详细精确地分析芯轴截面形状、卷取速度大小和收敛区域长度的变化引起的丝束最终的编织结构变化规律。同时也为后续研究提出进一步工作建议。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33

【参考文献】