Optimization Algorithm of Automatic Fiber Placement Path Planning on Flattened Vone Surface

锥体上纤维铺放轨迹通常分为测地线路径、定角度路径、变角度路径。测地线法铺放质量良好但不适用于复杂回转曲面；固定角度路径能够确保丝束任意位置具有相同的铺放方向角，确保层合板的设计强度，但在复杂曲面上容易起皱变形；一般变角度路径可以实现任意位置满足曲率约束而不会产生褶皱缺陷。因此，为避免铺丝过程丝束褶皱、翘起等缺陷，提出一种自动铺丝新的变角度轨迹规划算法，在定角度与变角度轨迹方法的基础上引入比例因子，综合考虑设计铺层方向及丝束褶皱形成机理，在铺放路径上实现定角度轨迹与变角度轨迹的定向分段优化，解决了单种轨迹规划算法存在的缺陷。首先，根据锥壳展开面参数几何关系获得两种路径上的测地曲率；其次，以最大曲率作为质量控制准则，提出铺放路径的优化方法；然后，以大锥度锥壳为模型在上进行铺放轨迹仿真，完成可铺性分析；最后，采用自动铺丝机在平面模具上进行铺放试验验证所提出算法的正确性。优化轨迹结合了定角度轨迹与变角度轨迹的特点，兼顾构件设计强度与铺放质量。在减少褶皱缺陷前提下，尽可能达到铺层设计强度。