[发明专利]一种高精度纤维湿法缠绕圆筒制件的等剩余张力设计方法

权利要求书

1.一种高精度纤维湿法缠绕圆筒制件的等剩余张力设计方法，其特征在于，包括：

S1、基于导热微分方程的边值问题求解缠绕层的温度场分布T(r_i)；

S2、基于已知温度场分布，开展试验表征或结合等温固化模型求解固化度场分布γ(r_i)；

S3、基于当前缠绕层r_i与所有在其外侧的缠绕层间具有递归迭代格式的隐函数，建立起初始缠绕层r₁与最外层缠绕层r_n环向张力间关系函数：

F_W(r_i)＝g(F_W(r_i+1),F_W(r_i+2),…,F_W(r_n))

F_W(r₁)＝g(F_W(r_n))

其中，i＝1,2,…,n，表示缠绕层数；

S4、基于初猜值及收敛性要求求解最外层缠绕层环向张力F_W(r_n)：

其中，为目标剩余环向缠绕张力，为初始缠绕层纤维缠绕角；

S5、基于S3建立的隐函数，从最外层缠绕层开始逐层求解各缠绕层环向张力F_W(r_n-1),F_W(r_n-2),…,F_W(r₁)：

F_W(r_i)＝g(F_W(r_i+1),F_W(r_i+2),…,F_W(r_n))。

2.根据权利要求1所述的高精度纤维湿法缠绕圆筒制件的等剩余张力设计方法，其特征在于，S1的具体过程为：

S1.1、基于傅里叶定律的无内热源稳态导热微分方程为：

S1.2、导热微分方程的一般通解及分布方程为：

T(r)＝C₁lnr+C₂

其中，芯模边界温度为T₀，外缠绕层边界温度为T_n，r_i为当前缠绕层位置半径，r_n为最外层缠绕层半径，b为芯模外径。

3.根据权利要求1所述的高精度纤维湿法缠绕圆筒制件的等剩余张力设计方法，其特征在于，S2基于已知温度场分布开展试验表征求解固化度场分布的具体过程为：

基于DSC试验表征固化度γ(r_i)分布：

其中，t为固化时间，ΔH为DSC信号放热峰，ΔH_total为完全固化总放热峰。

4.根据权利要求1所述的高精度纤维湿法缠绕圆筒制件的等剩余张力设计方法，其特征在于，S2基于已知温度场分布结合等温固化模型求解固化度场分布的具体过程为：

基于标定的等温固化m级模型数值求解固化度γ(r_i)分布：

其中，A为指前因子，E为表观活化能，R为气体常数，m为拟合的反应级数，k₀为基于Arrhenius公式拟合的反应速率常数。