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题名基于运动学原理的复合材料编织成型工艺仿真技术研究
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作者
吴浩宇
杨小超
王伟
赵罡
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机构
北京航空航天大学航空发动机研究院
北京航空航天大学机械工程及自动化学院
虚拟现实技术与系统国家重点实验室
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出处
《图学学报》
北大核心
2025年第5期1061-1071,共11页
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基金
国家自然科学基金(61972011)。
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文摘
围绕编织机控制数据、纱线轨迹以及编织角的计算与预测设计的,提出一种编织复合材料成型过程的仿真算法,从2个相反的过程展开,逆向求解基于目标编织结构生成可靠的编织机控制数据,正向求解依据输入的编织机控制数据计算纱线轨迹,从而得到编织结构。首先将芯轴表面划分为一系列三角面片的集合并将其作为程序输入,提取芯轴中心线,依照运动学原理进行局部求解,由逆解算法生成设定编织角下的编织结构并得出相应编织速度,由正解算法计算特定编织速度以及编织机控制参数下的纱线轨迹和编织角分布情况。基于FreeCAD平台开发了BraidSim模块以实现编织工艺的动态仿真,支持对芯轴表面网格剖分、期望轨迹与编织速度生成与纱线沉积的动态仿真等功能。通过圆形变截面芯轴、方形变截面芯轴、航空发动机进气道芯轴以及空间曲线芯轴等典型编织案例进行仿真实验,仿真结果得到的编织速度与编织角分布基本符合预期,另外对变截面芯轴以及弯曲中心线芯轴进行了仿真并生成了相应的逆解编织机控制数据以及编织角分布情况,证实了该算法在复杂芯轴中的工程适用性。
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关键词
复材制造
二维三轴织物
虚拟仿真
FreeCAD
软件设计
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Keywords
composite material manufacturing
two-dimensional triaxial fabric
virtual simulation
FreeCAD
software design
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分类号
TP391.72
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TB33
[一般工业技术—材料科学与工程]
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