[发明专利]一种碳纤维结构布层裁片的方法

说明书

本发明属于复合材料结构设计技术领域，涉及一种碳纤维结构布层裁片的方法。本发明是根据叶片的成型原理和层铺过程，来解决因后缘厚度比较小，偏置所在铺层厚度时，会出现曲面相交，不能得到我们要求的布层所在曲面的问题。这种裁片制作方法克服因不能得到所要铺层曲面，手动裁剪裁片，提高裁片的精准度，避免因布层裁片多料或者少料，引起叶片富胶或者贫胶，引起叶片质量不稳定，而降低产品合格率，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于复合材料结构设计技术领域，涉及一种碳纤维结构布层裁片的方法。

背景技术

随着国家经济实力增强，正在努力向航空、航天等高科技领域的发展，研制各类航天、航空飞行器，需要进行大量的风洞试验工作，同时，各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验也需要进行风洞测试。因此低速、跨声速、超声速、高超声速各类型风洞得到快速发展，到目前为止，我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞，为了适应市场需求的变化，我公司的产品也要做相应的调整。

压缩机是连续式跨声速风洞的核心设备，而其中的压缩机叶片是核心中关键，为降低压缩机的整体重量，减少压缩机的启动惯量，复合材料凭借其质量轻，优越的比强度、比刚度、比模量和耐腐蚀性能等优点逐渐取代金属材料成为压缩机叶片首选。为降低能耗、降低压缩机重量和转动惯量，采用碳纤维复合材料作为压缩机叶片的主要材料。为降低能耗、降低压缩机重量和转动惯量，采用碳纤维复合材料作为压缩机叶片的主要材料的泡沫夹心结构。叶片采用预浸料提前下料，然后进行层铺，最后通过加热、模压成型。叶片布层下料，精准的裁片图变得非常关键。做布层图时，从叶片外表面开始向里逐层进行偏移，偏移厚度为布层厚度。然后通过软件对偏移出的曲面进行展开。叶片后缘厚度比较小，偏移时会在后缘出现曲面相交，这样我们就很难对曲面进行展开，因为无法做到精确的下料，只能把布层裁片做的大一点，层铺时通过手动裁剪完成层铺。手动裁剪会出现不确定性，布层过多或者过少会出现贫胶和富胶的情况，轻者影响外观质量，严重的导致叶片不能使用。

发明内容

本发明的目的：本专利的目的在于克服因叶片曲面不能偏置出我们想要的布层曲面，只能通过手动裁剪来做出叶片布层，导致叶片质量不稳定的问题。

本发明的技术方案：一种碳纤维结构布层裁片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.在碳纤维叶片1轴线上均匀选取n个平面，通过软件做出n个平面与碳纤维叶片1的相交曲线，再通过软件求解相交曲线的中分曲线；

2.根据步骤1所做的n个相交曲线的中分曲线，生成平分叶片曲面2；

3.提取叶片外层布层曲面3，向内偏置布层厚度，得到叶片外层布层曲面曲面4；

4.用步骤2中的平分叶片曲面2，分割叶片外层布层曲面4，去除多余的曲面，得到所需要的曲面，所需要的曲面通过CATIA软件展开得到所需的裁片图。

所示偏置布层厚度：碳纤维叶片由n层布层组成，布层厚度为所在第n层与第一层布层间距。

中分曲线，：做周边曲线上半部分的法向直线，与周边曲线相交两点，取其中点并连接，得到中分曲线。

本发明的有益效果：本发明是根据叶片的成型原理和过程，来解决因后缘厚度比较小，偏置所在铺层厚度时，会出现曲面相交，不能得到我们要求的布层曲面问题。这种裁片制作方法克服因不能得到所要铺层曲面，手动裁剪裁片，提高裁片的精准度，避免因布层裁片多料或者少料，引起叶片富胶或者贫胶，引起叶片质量不稳定，而降低产品合格率，降低了生产成本。

附图说明

图1为中分曲面示意图

图2为偏移曲面示意图

图3为I处放大示意图、

图4相交曲线的中分曲线示意图