[发明专利]自动成型冯.卡门型复合材料斜置网格结构及其成型工装

权利要求书

1.自动成型冯.卡门型复合材料斜置网格结构，其特征在于：包括结构材料为复合材料的上下端框以及双向螺旋筋；所述上下端框、双向螺旋筋为一体成型结构；上下端框均为向内翻遍结构；上下端框的结构外轮廓面为冯.卡门型面；内轮廓成型双向螺旋筋，所述双向螺旋筋相互对称，其外轮廓面中心线为冯.卡门型面等螺距螺旋线、或等螺旋角螺旋线，或短程线。

2.根据权利要求1所述的斜置网格结构，其特征在于：双向螺旋筋截面均为相互全等的梯形，所述梯形截面垂直于双向螺旋筋的外轮廓面中心线、梯形截面中心线指向冯卡.门型面旋转轴方向、梯形截面下底中点沿双向螺旋筋的外轮廓面中心线扫略形成双向螺旋筋。

3.根据权利要求1所述的斜置网格结构，其特征在于：所述的复合材料为碳纤维/环氧树脂复合材料。

4.根据权利要求1所述的斜置网格结构，其特征在于：用于取代火箭结构中的锥形结构、双锥形结构、或双锥形头罩。

5.根据权利要求4所述的斜置网格结构，其特征在于：对于取代锥形结构的斜置网格结构，所述结构外轮廓面的母线方程通过下述方式确定：

S1、将待成型斜置网格结构上端框的外半径R₁、下端框的外半径R₂代入冯.卡门型面的母线方程，确定冯.卡门型面的母线方程中的参数φ，求解结果记为φ_上；

S2、将求解的φ_上结合将待成型斜置网格结构上下端框之间的距离h，代入得到上端框距冯.卡门型面顶点的距离x_上；

S3、将上述x_上与h之和为冯.卡门型面的母线方程中的高H，即得到待成型斜置网格结构的冯.卡门型面的母线方程。

6.根据权利要求5所述的斜置网格结构，其特征在于：等螺距螺旋线轨迹方程为：

k为一常数，确定k值则等螺距螺旋线轨迹方程随之确定，其值由下式确定：

式中螺旋线的螺旋角α为冯.卡门型面母线切线与螺旋线切线的夹角；

右手坐标系螺旋线螺旋角α的取值范围为(0°,90°)，x取值范围为[x_上,x_上+h]，左手坐标系螺旋线与右手坐标系螺旋线对称，共同构成双向螺旋筋的外轮廓面中心线。

7.根据权利要求6所述的斜置网格结构，其特征在于：为使双向螺旋筋在结构中部正交得到外压承载能力高的结构，由式计算出φ记为φ_中，并取α＝45°代入k值计算式并圆整即得到k值，从而得到所需的等螺距螺旋线。

8.根据权利要求6或7所述的斜置网格结构，其特征在于：在k值确定后，由公式：

结合在[x_上,x_上+h]中取x值计算出相应的φ值，从而计算出冯卡门型复合材料斜置网格结构上、下端面间等螺距螺旋线任意位置的螺旋角。

9.根据权利要求5所述的斜置网格结构，其特征在于：等螺旋角螺旋线轨迹方程为：

确定tanα_等的值，则等螺旋角螺旋线轨迹方程随之唯一确定；α_等的取值范围为(0°,90°)。

10.根据权利要求9所述的斜置网格结构，其特征在于：为使等螺旋角螺旋线的起点终点与等螺距螺旋线的起点终点相同，令

根据Δθ＝k(1-cosφ_下)-k(1-cosφ_上)＝k+kcosφ_上；φ_下＝π；

解得tanα_等，此等螺旋角螺旋线各处的螺旋角均为α_等。