复合材料自动铺丝技术随着高性能复合材料在航空航天领域应用中的不断普及,已经成为现代航空航天技术中日益重要的一种工艺。在自动铺丝技术中,由铺丝路径规划软件完成的铺层设计和路径规划环节关系到复合材料构件质量高低。我国对于自动铺丝技术的研究起步较晚,目前对于铺丝路径规划方法的研究仍不够完善。本文以三角网格表达的曲面为研究对象,基于力学模型对曲面进行初始分区,并在分区网格曲面上完成路径生成、密化和评估的流程。本文所做工作主要包含以下方面:(1)调研了自动铺丝和路径规划技术在国内外的发展历史和现状,分析了现有轨迹规划方法的问题和三角网格曲面上轨迹规划的难点。(2)根据拓扑关系设计数据结构,对三角网格文件进行了重构处理。基于抛物面拟合法在重构三角网格上实现了高斯曲率、平均曲率、主曲率和主曲率方向的计算。建立力学模型分析了曲率分布与可压实丝束数量的定量关系,实现了可压实丝束数量分布的计算,以此为依据进行了曲面的初始分区。(3)分析了测地曲率和铺放失效(褶皱、断裂)的联系,在重构三角网格上实现了以减少铺放失效为目的的测地线中心路径的生成。另一方面,阐述了铺层设计的角度规则,在网格上实现了以满足角度要求为主要考虑的定角度中心路径生成。(4)引入FMM算法解决三角网格上路径密化的问题,对FMM算法的迭代流程进行了改进,提高了算法的效率;另一方面,提出了截取子曲面代替完整曲面计算的方法,减少了FMM算法的冗余计算。(5)从角度偏差、测地曲率和间隙重叠率等方面,提出在三角网格上计算铺放路径评价指标的计算方法。