复合材料板的纤维铺放轨迹规划设计研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

复合材料层合板可以采用纤维的直线铺放得到，尽管方法简单，但却极大地限制了设计的灵活程度，也使得复合材料的方向特性未能得到充分利用。然而，随着铺放技术的发展，现有的铺放设备已经能够实现纤维丝束的变角度铺放，使得铺放角度在同一铺层内连续变化。　　

随着自动化技术的发展，纤维铺放成型技术得以实现。通过控制纤维牵引方向，在各单层内可自由设计纤维的取向，同时对刚度和强度进行裁剪优化设计，有效地提高复合材料层合板的结构和性能，例如提高屈曲载荷和破坏强度，解决开孔层合板的应力集中问题等。与传统的铺层相比，纤维铺放成型主要有以下优点：①可精确控制纤维铺放厚度；②工艺中可实时加压密实；③孔隙率低；④纤维铺放角不受限制；⑤材料浪费少。

2. 研究的基本内容与方案

2、基本内容和技术方案

提出一种纤维曲线铺放路径优化设计方法，既主应力设计法。基本思路是针对开孔板材的实际应用，通过有限元建模分析得到构件的内部应力分布，按主应力方向合理规划层合板的铺放路径形成优化铺层。再通过具体的模拟仿真说明主应力设计法运用于优化层合板结构的曲线铺放路径的可行性。给出了参考纤维路径纤维角度的变化规律，并在此基础上推导了参考纤维路径的曲线函数，确定了变角度纤维层合板的定义方法。

具体方案

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：熟悉matlab遗传算法工具箱和ansys参数化设计。

第6－9周：运用ansys对模型进行面片划分，结合matlab遗传算法工具箱和ansysapdl参数化设计工具得到优化铺丝角度。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]m.w.hyer,h.h.lee.theuseofcurvilinearfiberformattoimprovebucklingresistanceofcompositeplateswithcentralcircularholes[j].compositestructures,1991,18(3):239-261.

[2]m.w.hyer,r.j.rust,w.a.waters.innovativedesignofcompositestructures:design,manufacturing,andtestingofplatesutilizingcurvilinearfibertrajectories.technicalreportnasa-cr-197045,nasa,nov1994.

[3]s.nagendra,a.kodiyalam,j.e.davis,v.n.parthasarathy.optimizationoftowfiberpathsforcompositedesign[c].inproceedingsofthe36thaiaa/asme/asce/ahs/ascstructures,structuraldynamicsandmaterials(sdm)conference,neworleans,la,usa,1995.