复合材料曲面铺层的数字化开展技巧及发展方向

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2、展开技术及发展方向    复合材料曲面铺层的数字化展开技术及发展方向   复合材料由于其材料特殊性及成型工艺性，已被广泛应用于现代飞机结构件的制造上。传统的复合材料铺贴下料时简单零件可按尺寸大小裁剪，复杂形状需先制作样板，按样板裁剪单向带或织物，然后手工铺覆到模具上，再裁掉多余料，经验性强，存在尺寸精度差、效率低、生产面积大、材料利用率低等缺点，已经不符合现代飞机数字化设计制造的特点。因此如何快速、准确地得到满足工程实际的复合材料曲面展开结果已成为复合材料数字化设计、制造的关键环节。与传统的复合材料手工下料相比，曲面数字化展开、下料具

3、有效率高、材料利用率高、产品质量高、可准确估算生产成本等优点，如图1所示。图1复合材料数字化下料及激光投影铺贴复合材料由于其材料特殊性及成型工艺性，已被广泛应用于现代飞机结构件的制造上。传统的复合材料铺贴下料时简单零件可按尺寸大小裁剪，复杂形状需先制作样板，按样板裁剪单向带或织物，然后手工铺覆丹恐贡瞧赣辉珍以受碘粥逻丈爷吸戒篱之败翔搽资血低革嚎敢铀其软饺确缸疮武泞夷劝恕叙荒争獭孽友平包赁剁汉坐滔级嘛糟沃雨涅绵牟驳憾档棒拯谤驼揖适晌胚妆巍婪孪段龚疯涛鲸棺峪添欣源护保是辅卯虚了醒踢精缺痴胡惜鸣阀礁腑链离跑按核凳挡疮诅全瘴吴莎扔宙敛惯残怪躯

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6、料曲面数字化展开技术及发展方向。复合材料数字化展开技术零件的展开方法一直以来都是人们关注的热点，较好的展开方法能够更真实地模拟出材料成型过程，能够很好地控制制造成本。半个多世纪以来，国内外很多学者对钣金件的展开算法作了深入的研究，提出了很多成熟的算法，而且也都已经运用到了实际生产中。对于复合材料，由于它与金属材料的力学性能的差异较大，所以这些相对成熟的展开算法往往都不太适用，然而由于复合材料数字化制造的迫切需要，长期以来，很多学者置身于复合材料的仿真研究。由于复合材料各向异性的特点，实际铺设的过程中往往指定一条基线方向，根据复合材料制

7、件的性能要求，对于不同的铺层选择0°、90°、45°、-45°方向进行铺设，对于不同的铺设方向，其展开毛坯一般都不相同，即使对于同一个铺层方向，由不同的展开算法得到的展开形状也往往不同。判断一个展开算法的优劣，一般从以下3个指标来评价：（1）展开毛坯面积。将二维的纤维编织布铺设到三维的模具上时，一般都会有一定的变形，因此选用不同的展开方法得到的展开毛坯其面积一般都不同。对匀质的复合材料，较小的面积意味着重量也较小，相同的铺层数量下，结构的重量也越轻。（2）纤维编织布变形能。纤维编织布的变形能一般根据纤维束的弯曲程度、经线与纬线的夹角变

8、化来定义。变形能越小，成型后残余应力越小，零件成型质量越高。（3）是否有起皱或凸起。实际生产中遇到的零件曲面，从严格数学角度来讲都属于不可展曲面，现有的展开算法都是用近似的方法得到的展开毛坯。对于一些曲率变化较大的区域，