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本文研究了基于自动铺带技术的复合材料锥形壳体的成型问题,主要包括成型构件的应力分析和其铺放成型方法、关键铺放设备及相应的路径仿真等基本问题。全文的主要内容如下:
(1)采用有限元软件ANSYS,对预成型构件(锥形和圆形的组合壳体体,之后简称为锥-圆壳体)进行了成型后的预分析,以铺层厚度、铺层方向为主要研究目标,分析了其层间应力、环向应力和轴向应力,以此分析判断构件成型后的变形情况,来确定铺放的方式。
(2)根据得到的分析结果和现有锥壳铺放方法,设计适合该构件的铺放方法,包括铺放方式、铺放角度、铺放厚度等问题,基本方法是基于自动铺带与纤维缠绕技术的锥壳联合成型方法。
(3)根据现有自动铺带技术的特点,在分析锥--圆壳体几何特征的基础上,提出了环向螺旋式铺层的方法,计算了锥--圆壳体的铺放参数,如铺放角、铺放带宽度等;研究了锥形体环向缠绕时需要满足的两个条件,并进行了验证。
(4)利用三维软件Solidworks进行了铺放路径的仿真,验证本文提出的铺放方式的可行性。
结果表明,利用本文所提出的技术方案,可以高效、快速的实现复合材料锥-圆壳体构件的成型;运用的Ansys分析软件可以提前预知构件的结构应力出现哪一层,在设计铺放时可以有效的避免不足;解决了航天航空领域对构件性能要求越来越高,而现有成型技术却无法满足性能需求的矛盾。