不可解析的类回转体自动铺丝轨迹规划的分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文注释表w丝束宽度w丝带宽度n最大铺丝数f丝束重叠控制参数L铺放区域的基础参考线长度a两平面间基础参考线的长度N曲面被等分的数目q铺丝角度fL参考环中最长的周长分布弧度maxb'i参考环上分布弧度对应的弧长n单个参考环上关键点的数目'qi实际的铺丝角度x求解步数e初始间隙w'补丝带宽e'最小间隙值±g加工误差范围VII承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果

2、，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1先进复合材料及其应用1.1.1先进复合材料简介先进复合材料（AdvancedCompositesMaterial，简称ACM），在最初指的是性能高于普通复合材料（玻璃钢）的材料，其刚度和强度性能相当于或超过

3、铝合金的复合材料，在后来[1-6]主要是指由较高强度和模量的碳纤维、硼纤维等纤维与高性能的基体所组成的复合材料。ACM由于其质量轻，高比强度、比模量，抗疲劳断裂性能好，以及耐腐蚀、隔热、隔音、[7]减震、耐高（低）温等特点，被大量运用到医学、机械、建筑、航空航天等领域。1.1.2先进复合材料的应用现代工程材料的发展为了满足现在高科技发展对材料的更高更苛刻的要求逐步向着复合化、功能化、结构-功能一体化和智能化方向发展，而先进复合材料由于其可设计性等特殊性能成为这一材料发展历程的典型代表之一。先进复合材料的可

4、设计性是指材料的性能、形状和物理化学性能都可以通过选择不同的基体和增强材料以及成型工艺来实现各种不同的需求。在机构设计上，复合材料能够充分利用其性能的方向性、结构设计的可设计性和大型构件整体成形的良好工艺性等优点，实现结构、效率、性能、功能和成本的综合优化。由高性能纤维和基体制备的复合材料由于其独特的特点被广泛地应用到航空航天等军事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料，其用量已成为航空航天技术开发水平的先进性标志之[8-10]一。航空领域的材料体系强调性能与可靠性的综合，先进复合材料的

5、应用不仅具有减重的效益，而且还使飞机结构的其他性能得到提升。国外，自从美国1980年研制的F-18战机开始，最新研究的歼击机的机翼全部采用了复合材料，同时在机身上也大量采用先进复合材料，占到了结构重量的25%-50%。比如现代战斗机中，美国重型隐形战斗机猛禽F-22的复合材料使用量为25%，法国的双发单/双座多用途超音速战斗机阵风在复合材料的使用量上提高了30%，瑞典的亚四代机JAS-39的复合材料的使用量同样也达到了30%，而欧洲新型单座双发超音战斗机台风EF-2000的复合材料使用量猛增到43%，美国

6、的杀手锏武器B-2隐形战略轰炸机则是更上一[11,12]层楼达到50%。如表1.1介绍了几种军机复合材料应用情况。1不可解析的类回转体自动铺丝轨迹规划的研究表1.1几种军机复合材料应用情况机种国别用量（%）应用部位首飞年份阵风法国30垂尾、机翼、机身结构的50%1986JAS-39瑞典30机翼、垂尾、前翼、舱门等1988F-22美国25机翼、前中机身、垂尾、平尾及大轴1990台风英德意西43机翼、前中机身、垂尾、前翼1994F-35美国35机翼、机身、垂尾、平尾、进气道2000在大型民机上，长期以来以铝合

7、金材料为主，复合材料用量在民用飞机上的应用则是在逐步提升。从Boeing707的复合材料使用量只有2%，到Boeing777就攀升到了10%，而今Boeing787复合材料重量比例甚至达到空前的50%；而空中客车系列在复合材料使用上更胜一筹，普通系列客机已达到15%，A380飞机结构和部件有约25%为复合材料制造，而A350XWB将复合材[13]料用量提高到了52%。如图1.1所示为大型民用飞机结构用复合材料的进程。图1.1大型民机结构用复合材料进程先进复合材料作为高性能结构材料，在航天领域也有着广泛的应

8、用。高性能碳纤维复合材料在导弹、运载火箭和卫星飞行器上发挥着不可替代的作用，在导弹上，先进复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件，在提高耐烧蚀性能、隔热性能、减重等方面做出了突出贡献；在新一代运载火箭上，先进复合材料主要用于仪器舱和级间段等箭体结构外，同时也在超低温推进剂储箱等结构上得到应用；在卫星飞行器上，先进复合材料主要应用[14]于人造卫星机构、太阳能电池板和天线，还有航天飞机舱门、机械臂和压力容器等