[发明专利]一种为铺叠过程生成运动曲线的方法

说明书

公开了一种为铺叠过程生成运动曲线的由计算机实现的方法，所述运动曲线限定了铺放头和工具之间沿着用于铺叠复合材料层的头路径的相对运动，所述方法包括：确定沿着头路径的粘合强度曲线(428)；以及基于所述粘合强度曲线来确定运动曲线(430)，其中运动曲线包括相对运动的可变速率。

技术领域

本发明涉及一种用于铺叠过程的生成在铺放头和工具之间的运动曲线的方法。

背景技术

复合材料越来越多地用于需要特定材料特性组合的组件。特别是诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)等复合材料，由于其高刚度和低重量而广泛用于航空航天等行业的组件。复合材料通常包括增强材料(诸如碳纤维)和基体材料(诸如环氧树脂)。

已知的几种用于为组件自动铺叠复合材料的方法，包括自动纤维铺放(AutomaticFibre Placement，AFP)和自动铺带(Automatic Tape Laying，ATL)。在AFP中，复合材料的若干单根纤维聚集形成丝束，并且将该丝束放置在工具上并定期切割丝束以形成复合材料层(course)。窄边的带可以用来代替单根纤维或丝束。在ATL中，越过层而将较宽的带直接施加到工具。

在AFP和ATL中，通常使用被称为铺放头的自动工具将复合材料施加到工具上。铺放头根据预定的模式将多个丝束或带施加到工具上以形成每一铺层。预定的模式可以被限定为手动、半自动或自动。例如，通过在计算机上运行的转向程序可以将丝束层的模式限定为自动，该计算机接收铺层表数据文件形式的输入，并为铺放头生成头路径数据文件。铺层表数据文件通常包括用于形成复合组件(或该组件的预制件)的多个连续铺层及其各铺层形状的限定。头路径数据文件通常包括铺放头的转向路径的限定，以及转向路径各个部分(其对应于各个层)的切割位置，用于铺叠在铺层表数据文件中限定的铺层。

通常，基于手动施加的速度极值，铺放头的运动是被限速的，基于用户经验确定适用于头路径整体或者分别适用于头路径的离散部分。速度极值通常被施加用来防止复合材料层在铺叠过程中分离。

但是，以这种方式确定速度极值可能是费力的并且容易出错。

因此，希望提供一种为铺叠过程生成运动曲线的改进的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种为铺叠过程生成运动曲线的方法，运动曲线限定了铺放头和工具之间沿着用于铺叠复合材料层的头路径的相对运动，该方法包括：确定沿着头路径的粘合强度曲线；以及基于该粘合强度曲线来确定运动曲线，其中运动曲线包括相对运动的可变速率。

粘合强度曲线可以基于沿着头路径变化的至少一个局部条件来确定。粘合强度曲线可以在整个头路径上变化。

粘合强度曲线可以涉及基底(可以是工具或者下方的复合材料)和复合材料的一部分之间的粘合强度。复合材料的该部分可以是沿着头路径在相应位置处邻近铺放头的部分。换句话说，当相应部分邻近铺放头时，粘合强度曲线可以涉及沿着头路径的复合材料各相应部分的粘合强度(即，该部分刚刚被铺放/施加时该部分的粘合强度)。粘合强度可以涉及能够被施加到复合材料的相应部分而不会使复合材料的该部分从基底上分离的极限张力。因此，任何额外的张力都会导致分离。

粘合强度曲线可以由与沿着头路径的单个位置相关的单个粘合数据点组成，以及为粘合数据点确定在相应位置处与层的粘合强度相关的粘合强度参数。粘合强度曲线可以包括多个数据点，在该数据点处确定与在沿着头路径的对应多个位置处的层的粘合强度相关的粘合强度参数。

粘合强度曲线和/或运动曲线可以对应于头路径的一部分或者头路径的全部范围。粘合强度曲线可以涉及对应于复合材料单个层的头路径的一部分。或者，头路径可对应于多个层。连续和/或重叠的粘合强度曲线和/或运动曲线是可以确定的。