【技术实现步骤摘要】
一种纤维缠绕复合材料壳体封头厚度计算方法
本专利技术涉及纤维缠绕复合材料壳体设计领域，具体涉及缠绕壳体封头厚度计算方法。
技术介绍
在纤维缠绕复合材料壳体分析设计领域，封头部分一般是薄弱环节。在分析时准确的封头厚度十分关键，如果不知道封头厚度参数，就无法对壳体封头段进行建模分析，准确的封头应力和位移参数也就不可能计算，从而会导致很难对缠绕壳体进行优化设计，获得性能最佳的优化参数。现有的封头厚度计算方法主要有通用单公式法、GramollandNamiki方法和立方样条拟合方法。通用单公式法基于缠绕的连续性和纤维束宽度无穷小的两个假设，可以较为准确的预测封头部分的厚度分布情况，尤其是在远离极孔区域预测结果与实际情况吻合的很好，但是在极孔处厚度值无穷大，与实际情况不相符。GramollandNamiki方法基于直线假设，将封头部分厚度的计算分为一个纱片宽度之内和一个纱片宽度之外，从而在一定程度上提高了极孔部分封头厚度的预测精度，但是在一个纱片宽度的地方预测结果与实际有所偏差，精度较差。此外，该方法将封头处纤维轨迹处理成直线，从而无法反应实际缠绕线型对于封头厚度的影响规律...
【技术保护点】
1.一种纤维缠绕复合材料壳体封头厚度计算方法，其特征在于步骤如下：步骤1：获取壳体封头段缠绕参数缠绕角计算公式如下：
【技术特征摘要】
1.一种纤维缠绕复合材料壳体封头厚度计算方法，其特征在于步骤如下：步骤1：获取壳体封头段缠绕参数缠绕角计算公式如下：式中，λ是滑线系数，α是缠绕角，r是回转截面半径，r'和r”分别是回转截面半径对芯模轴线坐标Z的一阶导数和二阶导数，A是当λ＝0时该方程退化为Clairaut方程，当λ≠0时，求解该方程可以获得非测地线缠绕角沿着芯模轴线方向的变化规律；芯模转角微分方程如下：结合式(1)和式(2)可得芯模转角沿着轴线方向的变化规律；根据芯模转角可以获得缠绕轨迹的三维坐标；步骤2：采用测地线偏移方法计算纤维束边线对封头上纤维束轨迹上每一点采用测地线偏移的方法去计算纤维束的两个边线，芯模表面上的某一纤维束由三条线组成，分别是L-1、L0和L1，L-1、L0和L1均是由一系列离散点组成的，L0代表着纤维束的中线，也就是缠绕纤维在芯模上的轨迹，L-1和L1均代表纤维束的边线；步骤3：提取封头部分纤维束边线经过步骤2之后，可以获得封头部分纤维束边线；由于封头段与筒身段曲率半径不同，因此筒身段纤维束偏移边界线会有一部分溢出到封头段，封头段偏移边界线也会有一部分溢出到筒段；初始化两个数组BC1和BC2分别用于存储封头段两个边线；当与纤维束上升段对应的筒段边线L-1溢出封头时，将筒段纤维束边线L-1溢出封头部分存储到BC1数组，将封头上升段边线L-1存储到BC1数组，将封头段边线L1除去筒段部分存储于BC2数组；当与纤维束上升段对应的筒段边线L1溢出封头时，将筒段纤维束边线L1溢出封头部分存储到BC2数组，将封头上升段边线L1存储到BC2数组，将封头段边线L-1除去筒段部分存储于BC1数组；当与纤维束下降段对应的筒段边线L-1溢出封头时，则将封头段L-1边线存储于BC2数组，将筒段L-1边线溢出于封头部分存储于BC2数组，将封头段L1边线去除筒段部分存储于BC1数组；当与纤维束下降段对应的筒段边线L1溢出封头时，则将封头段L1边线存储于BC1数组，将筒段L1边线溢出于封头部分存储于BC1数组，将封头段L-1边线去除筒段部分存储于BC2数组；步骤4：设置参考线在封头俯视图上设置一系列参考线，并且对每一条参考线进行离散操作；即每一条参考线均由一系列离散的点组成，这样便于后续计算每一个点处的厚度值；步骤5：计算厚度在缠绕过程中，每当纤维束通过封头时，提取该纤维束边线三维坐标数据；将封头段纤维束边线的直角坐标转换成极坐标，确定该极坐标系下的参考线与当前缠绕纤维束的封头边线的交点，将该交点之间的所有点厚度值加1，这样一直重复操作，直到纤维束布满芯模表面，缠绕结束，这样可以获得封头段的厚度分布曲线；步骤6：获取封头厚度分布曲线经过步骤5，可以获得每一条参考线上厚度曲线，取所有厚度分...
【专利技术属性】
技术研发人员：文立华，郭凯特，校金友，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。