杜宏云1, 2，唐月红2，宋 波2



复合材料弯管曲面的整体造型设计

杜宏云，唐月红，宋 波

（1. 汽车管理学院基础部，安徽蚌埠233011；2. 南京航空航天大学理学院，江苏南京210016）

利用隐式几何造型方法的优点，建立了弯管过渡曲面的方程，改进了弯管现有的过渡方法，且保持其几何造型的特征，由于控制参数的调节作用，增加了过渡曲面造型的自由度。通过对弯管的应力分析得出：在圆环面与小圆柱面接合处、小圆柱面与过渡曲面的接合处、过渡曲面与大圆柱面的接合处这三处的应力突变都很小，表明该弯管的弯曲效应好，验证所建立的弯管过渡曲面是可行的。

计算机应用；弯管曲面造型；过渡曲面；几何造型

纤维缠绕是制造高强度复合材料制品的一种重要工艺方法，广泛应用于航空、航天等部门制造火箭发动机壳体、管道等部件。目前国外已经开始应用计算机控制多轴缠绕技术设计制造复合材料缠绕弯管；国内浙江大学的梁友栋等研究弯管部分测地线和非测地线稳定缠绕问题，这些研究有力地推动了弯管缠绕线型设计的发展。刘荣梅等提出了弯管曲面造型方法，即采用单叶双曲面-锥面-圆弧面来实现直管变径的光滑过渡，但这种构形存在着不足：① 过渡曲面无法调整；② 过渡曲面的表达式无法用统一的方法来表示；③ 过渡曲面有可能不光滑。这些问题大大影响了过渡曲面的质量，从而也增加了弯管纤维缠绕设计和生产的复杂性和难度。……