[发明专利]一种封头缠绕层厚度预测方法及验证方法

权利要求书

1.一种封头缠绕层厚度预测方法，其特征在于，所述预测方法包括：

基于三次样条曲线建立含未知系数的初始厚度预测模型；所述初始厚度预测模型为：其中，t(r_i)为封头上第i个点对应的平行圆半径的缠绕层厚度；r_i为封头上第i个点对应的平行圆半径；m₁、m₂、m₃、m₄均为未知系数；

根据边界条件计算所述初始厚度预测模型中的未知系数，得到缠绕层厚度预测模型；所述边界条件包括：极孔处缠绕层厚度、两个纱宽处缠绕层厚度、两个纱宽处缠绕层曲率和两个纱宽内的纤维体积；

以待预测点对应的平行圆半径为输入，利用所述缠绕层厚度预测模型预测所述待预测点对应的缠绕层厚度；所述待预测点为封头上的一点。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述根据边界条件计算所述初始厚度预测模型中的未知系数，得到缠绕层厚度预测模型具体包括：

利用所述初始厚度预测模型分别计算极孔处的第一缠绕层厚度、两个纱宽处的第二缠绕层厚度、两个纱宽处的第一缠绕层曲率和两个纱宽内的第一纤维体积；所述第一缠绕层厚度、所述第二缠绕层厚度、所述第一缠绕层曲率和所述第一纤维体积均采用所述未知系数表示；

令所述第一缠绕层厚度等于所述极孔处缠绕层厚度，构建以所述未知系数作为未知量的第一方程；令所述第二缠绕层厚度等于所述两个纱宽处缠绕层厚度，构建以所述未知系数作为未知量的第二方程；令所述第一缠绕层曲率等于所述两个纱宽处缠绕层曲率，构建以所述未知系数作为未知量的第三方程；令所述第一纤维体积等于所述两个纱宽内的纤维体积，构建以所述未知系数作为未知量的第四方程；

联立所述第一方程、所述第二方程、所述第三方程和所述第四方程，得到联立方程组；对所述联立方程组进行求解，得到所述未知系数的取值；将所述未知系数的取值代入所述初始厚度预测模型，得到缠绕层厚度预测模型。

3.根据权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述极孔处缠绕层厚度的计算公式为：

其中，t(r₀)为极孔处缠绕层厚度；r₀为极孔半径；t_p为缠绕纱带的厚度；m_R为筒身段纱带数；n_R为筒身段螺旋缠绕单层数；S_K为缠绕纱带的滑移区面积；S_local为缠绕纱带的局部堆积面积；

其中，K为纤维堆积度；b为缠绕纱带的宽度；

4.根据权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述两个纱宽处缠绕层厚度的计算公式为：

其中，t(r_2b)为两个纱宽处缠绕层厚度；r_2b为两个纱宽处的平行圆半径；m_R为筒身段纱带数；n_R为筒身段螺旋缠绕单层数；r₀为极孔半径；b为缠绕纱带的宽度；t_p为缠绕纱带的厚度。

5.根据权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述两个纱宽处缠绕层曲率的计算公式为：

其中，为两个纱宽处缠绕层曲率；t(r_2b)为两个纱宽处缠绕层厚度；r_2b为两个纱宽处的平行圆半径；r为微分变量，代表平行圆半径；m_R为筒身段纱带数；n_R为筒身段螺旋缠绕单层数；t_p为缠绕纱带的厚度；r₀为极孔半径；r_b为一个纱宽处的平行圆半径。