通過討論環(huán)形曲面上的測地線，對(duì)環(huán)形氣瓶纖維纏繞規(guī)律和線型進(jìn)行了分析，對(duì)于纏繞成型工藝的開發(fā)、推廣與應(yīng)用有著現(xiàn)實(shí)的意義。

       纖維纏繞成型作為高性能結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，其成型制品的比強(qiáng)度和比剛度高、重量輕，更重要的是制品隔熱、耐腐蝕，這正是纖維纏繞(FW)技術(shù)的固有特長。由于纏繞成型工藝生產(chǎn)效率高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、化工、能源及體育運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域。

       隨著計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在纖維纏繞機(jī)中的應(yīng)用，對(duì)于圓柱體、簡體、錐體、球體和某些正曲率回轉(zhuǎn)體制品的纏繞路徑設(shè)計(jì)相對(duì)容易，已有不少研究者對(duì)其纖維纏繞規(guī)律進(jìn)行了研究。隨著對(duì)FRP復(fù)合材料結(jié)構(gòu)需求的增長，非軸對(duì)稱物體的纖維纏繞產(chǎn)品應(yīng)用越來越多，主要是異形管道的配件——彎管和T形管以及雙向彎曲的構(gòu)件如整個(gè)圓環(huán)面、環(huán)殼表面等。在非軸對(duì)稱物體的纖維纏繞過程中，計(jì)算機(jī)輔助軌跡設(shè)計(jì)比較困難，這是由于非軸對(duì)稱物體的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。而纖維軌跡的計(jì)算必須非常精確，不僅要求纖維軌跡要有良好的幾何性質(zhì)，如要求纖維能均勻布滿芯模表面，相鄰軌跡基本平行和回頭自然等，還要求它們滿足相應(yīng)的機(jī)械約束，如不打滑、不架橋、厚度均勻、穩(wěn)定性好等。由此可見，其纏繞軌跡設(shè)計(jì)的難度比軸對(duì)稱物體要大得多。

       如今復(fù)合材料纏繞環(huán)形氣瓶的應(yīng)用日益廣泛，目前主要應(yīng)用于航空及航天系統(tǒng)動(dòng)力氣瓶、生命維持系統(tǒng)如消防呼吸器等氧氣瓶。尤其是112或1/4圓環(huán)纖維纏繞產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，國內(nèi)研究相對(duì)較少。

       本文對(duì)環(huán)形氣瓶纏繞線型軌跡進(jìn)行了分析，以作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)，同時(shí)也對(duì)纏繞機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制提供了依據(jù)，從而有助于對(duì)環(huán)形氣瓶纖維纏繞技術(shù)進(jìn)行更深入的研究。

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