文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于OpenGL的虚拟铺放机建模研究
姓名:李东海
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:徐东亮
20100501
中文摘要纤维铺放技术是一种新型的复合材料自动化制造技术,它是通过铺放头压辊传递一定的正压力将纤维铺设在旋转芯模表面上形成复合材料壳体结构。纤维铺放技术特别适合于复杂曲面复合材料零件的加工。复合材料制品具有高比强度、高比模量、耐疲劳、减振性好、工艺性好以及独特的材料可设计性等优点,采用复合材料结构可以减轻设备重量,提高工作性能。目前,纤维铺放技术在发达国家己广泛应用于航天航空领域,而国内对于该项技术的研究还处于起步阶段。本文首先设计了一台龙门式的纤维铺放机。其机械结构包括机身部分和铺放头两部分。其中,机身部分包括底座导轨、龙门架、小车、小车立柱、旋转架。通过这些机构,可以实现、崛龇较虻脑硕T谛<艿哪┒税装有铺放头。铺放头主要包括放卷装置、切割装置、加热装置、铺放压紧装置、带缺陷检测装置、测速测压装置及底纸收卷装置。完成了对铺放机的机械结构设计,本文同时还对圆锥体的铺放规律进行了研究分析,计算出各种铺放规律的线型,并建立纤维铺放机各运动轴的统一坐标系统,确定各运动轴之间的运动变换矩阵,实现铺放运动的参数化。利用在数控功能上有突出优点的三维绘图软件绘制出铺放机的三维模型,对纤维铺放机的运动进行数控编程,编写出铺放头运动的数控代码。本文还尝试在平台上利用对虚拟铺放机进行整个实体建模,实现了铺放过程和铺放线型的参数化设计,完成了虚拟铺放机铺放过程的运动仿真,并对数控代码进行检验。在本文中,以圆锥体芯模为研究对象,来检测虚拟铺放机运动的正确性。关键词:复合材料,铺放机,,参数化设计
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研究生┟酱郏焊绲际签名横茴寤瑁ト掌冢签名:,痊魅日期:鲨省辏合独创性声明学位论文使用授权书本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑服务。
、强度高、抗腐蚀、耐高温、耐磨、抗疲劳等优点,所以在航天航空,汽车,高压管道,建筑结构,体育器材等领域应用广泛。例如,在航天科技中,固体火箭发动机的外壳大部分采用复合材料制造。火箭发动机的外壳是一种高压容器,要进行高温的化学燃烧,必须具有高强度,又能承受高温。故先进的复合材料就是制作火箭发动机外壳的首选材料。目前,先进复合材料成型技术一般有以下几种类型:止て谭拧J止て谭藕腿妊构薰袒谀壳岸裕匀皇呛娇蘸教炝煊蛏产复合材料的重要方法之一。宋啤O宋剖墙宋圃谝桓鲂5男灸I希宋宋缠绕装置缠绕在芯模的表面上。远宋谭偶际酢其中,第一种技术非常灵活,而且可以制造出形状非常复杂的制件,但是其效率极低,精度也很差,已经不能满足复合材料成型的要求。第二种技术具有效率高、精度高和成本低的优点,国内外的技术也非常成熟,目前已成为复合材料成型技术的主要方法,大量应用于火箭发动机机罩、管材、压力容器以及类似形状制品的制造,是先进复合材料中生产效率最高的制造技术之一。但是纤维缠绕技术同时也有局限性,如纤维的压紧力,纤维柬在芯模两端会产生堆积等。为了解决这些问题,在纤维缠绕技术的基础上提出了纤维铺放技术。复合材料纤维铺放成型技术現是在缠绕成型技术和自动铺放技术的基础上发展起来的一种全自动的制造技术【俊O宋远谭懦尚设备采用多自由度的铺放头将多组预浸胶纤维带自动地铺放在旋转的芯模表面,并且利用压紧辊压实,最终成型。铺放头动作和旋转的芯模,都由计算机统一控制。西方少数发达国家于上世纪年代开始对纤维铺放技术进行研究开发,并武汉理工大学硕士学位论文
不断推广应用,目前己实现工业化生产。应用的具体实例有:后中心滑动板蒙皮;缟日郑鹇浼艿醮埃籅前机身;后机身,滑动板蒙皮等。经过多年的发展,西方发达国家的纤维铺放成型技术装备己经基本成熟。由于纤维铺放技术涉及到很多军工方面的加工和制造,所以西方发达国