一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，先设定滑移系数，然后根据缠绕角与中心转角方程组，从迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角，并在迭代终止点处的缠绕角大于第一预设角度时，根据第一预设角度对筒身对应的滑移系数进行调整，将螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在前侧赤道处以第一预设角度开始进行环向缠绕，完成螺旋缠绕过渡段的规划，进而能够自动实现从螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率，并且使整个缠绕过程连续进行，有利于提高缠绕制品的整体力学性能。学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统


[0001]本专利技术涉及复合材料纤维缠绕
，特别是涉及一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统。

技术介绍

[0002]随着控制技术的不断进步，缠绕机也由最初的机械控制缠绕机，到数字程序控制缠绕机，再到当前的微机控制缠绕机，缠绕工艺智能化、无人化势在必行。但是由于缠绕工艺的特殊性，目前还无法实现完全智能化，主要是因为通常一件缠绕制品的铺层形式是多样的，最基本的一定包括螺旋缠绕和环向缠绕。但是，由于螺旋缠绕结束时纱线停留在封头极孔处，而环向缠绕的起点在筒身赤道处，通常进行螺旋缠绕以后不能直接进行环向缠绕，为了避免缠绕机的运动使已缠绕纤维散乱，需要在螺旋缠绕结束后，将纤维剪断，然后再进行环向缠绕。这就极大的限制了缠绕过程的效率，也增加了人力成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，以自动实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，所述过渡方法包括：
[0006]设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；
[0007]根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；
[0008]判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；
[0009]当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；
[0010]当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。
[0011]一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡系统，所述过渡系统包括：
[0012]设定模块，用于设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；
[0013]迭代计算模块，用于根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；
[0014]判断模块，用于判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；
[0015]规划模块，用于当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；
[0016]返回模块，用于当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。
[0017]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术所提供的一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，先设定滑移系数，然后根据缠绕角与中心转角方程组，从迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角，并在迭代终止点处的缠绕角大于第一预设角度时，根据第一预设角度对筒身对应的滑移系数进行调整，将螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在前侧赤道处以第一预设角度开始进行环向缠绕，完成螺旋缠绕过渡段的规划，进而能够自动实现从螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率，并且使整个缠绕过程连续进行，有利于提高缠绕制品的整体力学性能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1所提供的芯模的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例1所提供的过渡方法的方法流程图；
[0022]图3为本专利技术实施例1所提供的规划好的螺旋缠绕过渡段的缠绕示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例2所提供的过渡系统的系统框图。
[0024]符号说明：
[0025]1‑
左极孔；2
‑
左封头；3
‑
左赤道；4
‑
筒身；5
‑
右赤道；6
‑
右封头；7
‑
右极孔。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术的目的是提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，以自动实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率。
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0029]实施例1：
[0030]本实施例用于提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，在介绍该
过渡方法之前，先对本实施例的应用场景进行介绍。复合材料纤维需要在图1所示的芯模上进行缠绕，芯模包括左极孔1、左封头2、左赤道3、筒身4、右赤道5、右封头6及右极孔7，其中，左极孔1位于左封头2上，左赤道3和右赤道5均位于筒身4上，右极孔7位于右封头6上。预先给出待缠绕的芯模的尺寸参数，如图1所示，尺寸参数包括左极孔直径a、左封头长度b、筒身直径c、筒身长度d、右封头长度e及右极孔直径f。由于螺旋缠绕结束时纱线停留在封头极孔处，可能是左极孔1也可能是右极孔7，而环向缠绕的起点在筒身赤道处，可能是左赤道3也可能是右赤道5，为了实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，现有的方法需要在螺旋缠绕结束后，将纤维剪断，然后再进行环向缠绕，这就极大的限制了缠绕过程的效率，也增加了人力成本。为了解决这一问题，本实施例用于提供一种过渡方法，来实现螺旋缠绕到环向缠绕的自动过渡，如图2所示，所述过渡方法包括：
[0031]S1：设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，其特征在于，所述过渡方法包括：设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。2.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述缠绕角与中心转角方程组包括：其中，α为缠绕角；z为芯模的轴向坐标；λ为纤维与芯模之间的滑移系数；r为轴向坐标对应的芯模半径；r
′
为芯模半径对轴向坐标的一阶导；r
″
为芯模半径对轴向坐标的二阶导；θ为中心转角。3.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角具体包括：设定所述迭代起始点处的缠绕角和中心转角，以所述迭代起始点处的缠绕角和中心转角作为前次缠绕角和前次中心转角；在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标；以所述当前轴向坐标、所述前次缠绕角和所述前次中心转角作为输入，根据缠绕角与中心转角方程组计算当前缠绕角和当前中心转角；判断是否达到迭代终止条件；若是，则结束迭代，得到迭代终止点处的缠绕角；若否，则继续迭代，将所述当前缠绕角作为下一迭代中的前次缠绕角，将所述当前中心转角作为下一迭代中的前次中心转角，返回“在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标”的步骤。4.根据权利要求3所述的过渡方法，其特征在于，所述判断是否达到迭代终止条件；若是，则结束迭代，得到迭代终止点处的缠绕角；若否，则继续迭代具体包括：判断所述当前轴向坐标是否小于所述前侧赤道处的轴向坐标，得到第二判断结果；所述轴向坐标为以所述迭代起始点作为坐标原点，以前这一方向作为轴向正方向时所得到的坐标；
当所述第二判断结果为否时，则结束迭代，以前次迭代的轴向坐标所在位置作为所述迭代终止点，以前次迭代的缠绕角作为所述迭代终止点的缠绕角；当所述第二判断结果为是时，则判断所述当前缠绕角是否达到第二预设角度，得到第三判断结果；当所述第三判断结果为是时，则结束迭代，以所述当前轴向坐标所在位置作为所述迭代终...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖磊，薛想，张骞，张桂明，吴乔国，李德宝，王华毕，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：