- 8
- Совершенствование алгоритма построения траекторий укладки нитей армирующего наполнителя
- Стрункина К. Ю., Рудовский П. Н., Палочкин С. В. Совершенствование алгоритма построения траекторий укладки нитей армирующего наполнителя // Технологии и качество. 2025. № 3(69). С. 51–58. https://doi.org/10.34216/2587-6147-2025-3-69-51-58
- DOI: https://doi.org/10.34216/2587-6147-2025-3-69-51-58
- УДК: 621.792.6
- EDN: RUWXGM
- Дата приема статьи в публикацию: 09.09.2025
- Аннотация: Статья посвящена совершенствованию алгоритма построения траекторий укладки нитей армирующего наполнителя в композиционных материалах. Рассмотрены ключевые проблемы, возникающие при программной реализации алгоритма, включая определение граничных точек модели, обеспечение симметричного разбиения на конечные элементы, предотвращение пересечений кривых укладки и зависимость расположения нитей от выбора стартовых точек. Авторы предлагают практические решения для каждой из этих проблем, такие как алгоритм идентификации граничных точек с использованием секторного анализа окрестностей, методы оптимизации сетки в Ansys Workbench, а также подходы к устранению пересечений кривых за счет регулировки параметра точности Δ, а также создание более равномерной структуры укладки. Результаты демонстрируются на примере конкретной модели, подтверждая эффективность предложенных методов. Разработанный алгоритм позволяет автоматизировать процесс построения траекторий укладки, что способствует повышению прочности и устойчивости композиционных материалов.
- Ключевые слова: композиционные материалы, армирующий наполнитель, алгоритм укладки, равномерность укладки нитей, конечно-элементный анализ, главные напряжения, граничные точки
- Финансирование и благодарности: исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (про- ект № 25-29-00164).
- Список литературы: 1. Об использовании комплексных нитей для армирования волокнистых композиционных материалов, применяемых в нефтегазовой отрасли / М. И. Панин, В. М. Капустин, А. Е. Цимбалюк, Р. В. Хакимов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2021. № 6(396). С. 103–106. 2. Исследование влияния натяжения нити при перематывании на удельную плотность бобин сомкнутой намотки / С. Д. Николаев, М. И. Панин, М. М. Кащеева, Н. А. Николаева // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 4(318). С. 55–58. 3. Панин М. И. Исследование прочностных характеристик мотальных паковок специального назначения с помощью разверток // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2010. № 8(329). С. 40–44. 4. Анализ текстильных структур армирующих компонентов композиционных материалов и выбор областей их применения / М. И. Панин, А. Р. Гареев, А. П. Карпов, Д. С. Максимова, Н. А. Корчинский // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2023. № 2(145). С. 15–28. 5. Рудовский П. Н., Гречухин А. П., Палочкин С. В. Рациональное армирование деталей из композиционных материалов тканями с переменной плотностью по утку // Вестник Костромского государственного технологического университета. 2015. № 2(35). С. 21–23. 6. Влияние укладки и угла несоосности на механические свойства волокнисто-армированных стеклопластиков / Л. М. Кун, В. Чжэн, С. Б. Ван, Г. Д. У, Я. Я. Ци, Я. Цз. Сюэ, Б. Ч. Ван, Х. М. Сюй // Механика композитных материалов. 2021. Т. 57, № 4. С. 783–796. 7. Grechukhin A. P., Seliverstov V. Y., Rudovskiy P. N. The method of determination of yarn bending rigidity and friction factor during interaction of fibers // The Journal of the Textile Institute. 2017. Vol. 108, No 12. P. 2067–2072. 8. Гречухин А. П., Рудовский П. Н. Развитие теории строения и формирования однослойных тканей. Кострома : Костром. гос. ун-т, 2017. 171 с. 9. Определение рациональных параметров системы заправки нитей при формировании трехмерного ортогонального тканого волокнистого материала / А. П. Гречухин, С. Н. Ушаков, П. Н. Рудовский, С. В. Палочкин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2018. № 5(377). С. 111–115. 10. Влияние величины смещения слоя горизонтального утка на плотность расположения вертикальных слоев нитей при формировании трехмерных ортогональных тканей / С. Н. Ушаков, А. П. Гречухин, П. Н. Рудовский, С. В. Палочкин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2018. № 6(378). С. 96–100. 11. Azarov A. V., Latysheva T. A., Khaziev A. R. Optimal design of advanced 3D printed composite parts of rocket and space structures // Advances in Composite Science and Technology (ACST 2019). IOP Conf. Series : materials Science and Engineering. М., 2020. Т. 934. С. 012062. 12. Косых П. А., Азаров А. В. Алгоритм топологической оптимизации композитных конструкций, основанный на анализе главных напряжений // Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. № 12(144). С. 1–18. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/algoritm-topologicheskoy-optimizatsii-kompozitnyh-konstruktsiy-osnovannyy-na-analize-glavnyh-napryazheniy/viewer (дата обращения: 26.04.2025). 13. Стрункина К. Ю., Рудовский П. Н. Выбор рационального направления армирования композитов на текстильной основе // Повышение энергоресурсоэффективности, экологической и технологической безопасности процессов и аппаратов химической и смежных отраслей промышленности (ISTS “EESTE-2024”) : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. симпозиума, посвященного 120-летию со дня рождения П. Г. Романкова. М., 2024. С. 312–316. 14. Стрункина К. Ю., Рудовский П. Н. Повышение прочности композиционных материалов на текстильной основе путем выбора рационального направления армирования // Цифровые технологии в производстве : материалы Всерос. науч.-техн. конф. Кострома : Костром. гос. ун-т, 2024. С. 56–60. 15. Стрункина К. Ю., Рудовский П. Н. Алгоритм расчета направлений укладки тек- стильного армирующего наполнителя с учетом напряженного состояния детали // Технологии и качество. 2025. № 2(68). С. 29–35.