层压复合材料工艺规划中的自动铺层分区
最优化与控制
2025-02-10 v1 计算工程、金融与科学
摘要
本文引入了一种用于大规模层压复合材料制造的自动铺层分区策略。该方法专门针对利用可用卷材制造大型铺层的问题，同时最小化对零件质量的不利影响。所提方法依次插入与纤维对齐的接缝，直到每个生成的子铺层均可由可用材料制造，同时强制执行约束以避免由多层铺层间接缝堆叠引起的质量问题。利用单个铺层的可展性，该分区问题被转化为一系列一维分段线性优化问题，从而可通过线性规划进行高效的局部优化。我们通过实验证明，将局部搜索与贪心全局搜索相结合可产生与穷举搜索相同的结果。所得的自动化方法为现有的试错法提供了高效且稳健的替代方案，并可轻松集成到最先进的复合材料设计工作流中。此外，该公式化表示允许纳入关于层压板厚度公差、子铺层几何形状、禁入区、材料浪费等的常见约束。通过将所提方法应用于机翼表面和装甲车车身板（各自受限于多种性能和制造相关的几何约束），验证了其有效性。
引用
@article{arxiv.2502.04586,
title = {Automatic Ply Partitioning for Laminar Composite Process Planning},
author = {Eric Garner and Amir Mirzendehdel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.04586},
year = {2025}
}