本文對錐體結(jié)構(gòu)的單向纖維纏繞,應用空間解析幾何的知識建立了相應的數(shù)學模型,并建立了在相應于四軸纏繞機上的纏繞線型同時利用VB6. 0編制了相應的模擬計算程序,為錐體結(jié)構(gòu)的單向纖維纏繞應用奠定了基礎。
纖維纏繞成型是將連續(xù)增強纖維經(jīng)浸膠,按照一定規(guī)律纏繞到芯模上,然后固化脫模成制品,是制造高強度復合材料制品的一種重要的成型工藝方法。在國防和航天工業(yè)中它占有重要的地位,在民用工業(yè)中也有廣闊的應用前景和推廣價值。在一般的纏繞成型中,根據(jù)預先設計好的線型,通過纏繞機有控制地纏繞到芯模上,纏繞同時發(fā)生在簡體和芯模封頭上,固化脫模成制品后再機加工,通常須去掉封頭部。這導致材料的極大浪費,增大了成本,而且降低了效率。在單向纖維纏繞中簡體的兩端安裝了針盤工裝,纏繞只發(fā)生在筒體。這樣就節(jié)省了材料,同時也可提高效率。在固體火箭發(fā)動機噴管擴張段的成型工藝中,一般采用布帶纏繞或交叉纏繞成型法。固體火箭發(fā)動機噴管在非冷卻的條件下要直接承受2500~3500℃高溫、4~7M Pa高壓和1500~2500m/s高速、含固態(tài)離子燃氣的沖刷作用‘¨。由此可見,噴管的工作環(huán)境極其惡劣,采用上述兩種纏繞工藝,不可避免地產(chǎn)生纖維的交叉。在噴管的工作過程中,在高溫高速的固態(tài)粒子的沖刷作用下擴張段易在纖維的交叉處發(fā)生分離脫層,從而失效,所以避免纖維的交叉在噴管擴散段的成型工藝中顯然十分重要。單向纖維纏繞可實現(xiàn)纖維的無交叉縫繞,提高固體火箭發(fā)動機的效率。本文對錐體結(jié)構(gòu)單向纖維纏繞成型工藝中的數(shù)學模型的建立、纏繞線型的計算進行了研究,并對纏繞線型進行了計算機模擬仿真。
對纏繞結(jié)構(gòu)所涉及到的參數(shù)給出明確的定義,是纖維纏繞建模與編程的依據(jù)。典型的錐形體結(jié)構(gòu),其涉及的主要參數(shù)為Lo錐形體的高度、Ho絲嘴在大口端到芯軸的距離、D2,錐形體小口端的直徑、D1.錐形體大口端的直徑和Ao。錐形體大口端的初始纏繞角。
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