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前言20世纪80年代后期以来，随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、网络技术的蓬勃发展，以美国为首的西方发达国家开始研究并首先应用了一项新技术即复合材料设计制造一体化技术[1]。
设计制造一体化技术可以提高产品的研制生产效率，保障产品质量，降低产品成本。
该技术克服了原有复合材料制造过程中主要依赖于模线-样板而导致的铺层和层间的定位不准、材料预度过大导致的浪费。
高性能连续纤维复合材料为生产轻质高性能的产品提供了更多的机会，但是高的材料成本、设计和制造复合材料产品的复杂性在很大程度上抵消了复合材料的使用效益。
为了降低成本，提高复合材料生产效率，缩短复合材料产品的开发时间，减少材料浪费，降低工具损耗及生产时间，美国VISTAGY公司在CATIA软件平台上开发了用于复合材料制造和分析的软件FiberSIM。
FiberSIM是集成于CAD系统中的一个软件工具包，它可以使CAD系统成为高性能的设计和制造复合材料零件的软件工具。
FiberSIM软件独有的复合材料仿真技术，能够预测复合材料如何与复杂的表面贴合，并把贴合的结果形象地表示出来。
FiberSIM软件支持整个复合材料的工程过程，可以使设计人员同时在零件几何、材料、结构要求以及工艺过程约束之间进行权衡。
设计人员使用FiberSIM软件能快速可视化铺层形状和纤维方向，在设计阶段即发现制造问题，并采取相应的纠正措施；从初步设计、详细设计直到制造车间最终得到复合材料部件。
1研究内容1.1铺层分片、对接区偏移量的研究：如图1~3所示，预浸料有一定的幅宽限制，大复合材料部件设计制造一体化研究马瑛剑，宫少波，齐德胜（中航工业哈飞飞机设计研究所，黑龙江哈尔滨150060）摘要：20世纪80年代后期以来，随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、网络技术的蓬勃发展，以美国为首的西方发达国家开始研究并首先应用了一项新技术即复合材料设计制造一体化技术。
设计制造一体化技术可以提高产品的研制生产效率，保障产品质量，降低产品成本。
1前言复合材料因其高比强度、高比刚度、良好的抗疲劳性和材料铺层可设计性等优异特性，广泛应用于航天航空领域。
在使用中，复合材料往往要同复合材料或金属材料连接起来。
机械连接是最常见的连接方法。
螺栓连接因传递载荷大在承力结构中得到广泛应用，但连接处往往是结构的薄弱环节，承载时最先破坏。
因此，对螺栓连接的失效模式及连接强度进行研究很有意义。
纤维复合材料机械连接强度及破坏模式与接头的几何参数、纤维种类及铺层方向等多种因素有关，很多专家和学者对此进行了广泛的实验研究和理论分析[1~8]，得出了很多指导性的结论。
普遍认为连接强度随W/D和E/D的增大而增大，但当W/D 和E/D增大到某一临界值后，其破坏模式由拉伸破坏或剪切破坏转变为挤压破坏时，再增加W/D和E/D对连接强度的提高没有明显作用。
现有的研究大多针对纤维复合材料，而对织物复合材料研究的较少。
织物复合材料与纤维铺层复合材料结构及性能不同，连接设计的最佳参数也不相同。
Bülent[9]研究了玻璃织物和铝箔混杂铺层复合材料销钉连接挤压强度；刘建超[10]等人实验研究了碳纤维织物复合材料销钉连接接头几何参数对连接性能的影响；Buket[11]等人对销钉连接玻璃纤维织物／环氧层合板的破坏强度进行了研究。
本工作针对玻璃纤维织物复合材料螺栓连接结构，研究了W/D及E/D对螺栓连接强度的影响，并分析了螺栓连接的破坏模式，找出使连接强度最佳的W／D和E/D临界值，为织物复合材料的结构设计及后续研究奠定了一定基础。
2实验2.1原材料实验采用原材料为增强材料，2×2斜纹高强玻璃纤维布，面密度230g／m2，厚度0.22mm，南京玻纤院生产；树脂基体，环氧树脂体系。
2.2试样制备复合材料层合板制作采用织物预浸布模压成型。
玻璃布通过多功能浸胶机预浸胶，制作成预浸玻璃布，裁剪后在压制平板上铺设，铺设时各层织物经／纬向严格排布，铺设到要求厚度后，在热压机上热压成型。
复合材料常见的铺层角度复合材料是由两种或更多种不同材料组合而成的材料，在现代工程领域中得到广泛应用。
其中，铺层角度是在制作复合材料时需要考虑的重要因素之一。
不同的铺层角度可以影响复合材料的性能和力学行为。
本文将深入探讨复合材料常见的铺层角度，并分析其对材料性能的影响。
一、铺层角度的基本概念铺层角度指的是复合材料中纤维层的相对排列角度。
在制作复合材料时，可以选择纤维层与基材平行（0°角）或垂直（90°角）排列，也可以选择其他角度。
不同的铺层角度会影响复合材料的力学性能和性质。
二、常见的铺层角度1. 0°角：0°角是指纤维层与基材平行排列。
这种铺层角度可以使材料在拉伸方向上具有很高的强度和刚度，但在横向上的强度和韧性相对较低。
0°角的复合材料适用于需要高强度和刚度的应用，例如航空航天领域的部件制造。
2. 90°角：90°角是指纤维层与基材垂直排列。
这种铺层角度可以使材料在横向上具有较高的强度和韧性，但在拉伸方向上的强度和刚度相对较低。
90°角的复合材料适用于需要高韧性和抗冲击性能的应用，例如汽车制造中的车身部件。
3. 45°角：45°角是指纤维层与基材成45°角排列。
这种铺层角度可以在拉伸和横向受力情况下都具有较好的强度和韧性。
45°角的复合材料适用于需要兼顾强度和韧性的应用，例如体育用品的制造。
4. 其他角度：除了0°角、90°角和45°角外，还可以选择其他角度来铺设纤维层。
通过选择不同的铺层角度，可以调整复合材料的性能，以满足特定的工程要求。
三、铺层角度对性能的影响铺层角度的选择会对复合材料的性能产生重要影响。
不同的铺层角度会改变复合材料的强度、刚度、韧性和疲劳寿命等性能。
具体来说：1. 0°角的复合材料在拉伸方向上具有很高的强度和刚度，但在横向上的性能较差。
铜包铝双金属复合材料构件工装的数字化设计马瑛剑（中航通飞华南飞机工业有限公司，广东 珠海 ５１９０４０）摘 要：常规铜包铝双金属复合材料构件在制造过程，人为因素影响构件加工质量的程度较高，因此提出铜包铝双金属复合材料构件工装的数字化设计。
通过搭建铜包铝双金属复合材料构件分析模型，结合数字化设计技术，完成数字化设计。
关键词：铜包铝；复合材料；构件工装；数字化设计中图分类号：ＴＨ１２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０４－０３１８－２Digital Design of Tools for Components of Copper-clad Aluminum Bimetallic CompositesMA Ying-jian（ＣＡＡＣ Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０４０，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ， ｈｕｍａｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｈａｖｅ ａ ｈｉｇｈ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｏｏｌｉｎｇ ｆｏｒ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｂｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Keywords: ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ； ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ； ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｔｏｏｌｉｎｇ； ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ传统构件工装是根据设计人员的工作经验进行标准工装选择，但结果往往不太尽人意，常常出现装配工装安装精度低、维护性低等情况，因此提出铜包铝双金属复合材料构件工装的数字化设计。
基于响应面法的cg231复合材料机翼的铺层优化设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：为了优化CG231复合材料机翼的铺层设计，我们采用了响应面法来进行铺层优化设计。
响应面法是一种数学建模和实验设计方法，通过建立数学模型来描述变量之间的关系，从而优化设计方案。
在本研究中，我们以飞机机翼的强度和重量为设计目标，利用响应面法对铺层参数进行优化设计。
我们确定了铺层设计的关键参数，包括铺层角度、层间区和纤维类型等。
然后，通过正交试验设计方法，我们设计了一系列不同铺层参数组合的实验方案，并进行了一系列拉伸、弯曲和疲劳试验。
根据实验数据，我们建立了铺层参数与机翼强度和重量之间的数学模型。
接着，我们利用响应面法对铺层参数进行优化设计。
通过响应面分析，我们找到了最优的铺层参数组合，使机翼的强度最大化，同时保证机翼的重量最小化。
经过一系列的模拟和验证实验，我们验证了优化设计方案的有效性，机翼的性能与设计要求完全吻合。
我们总结了基于响应面法的CG231复合材料机翼铺层优化设计的过程和经验。
响应面法是一种有效的优化设计方法，可以为复合材料机翼的设计提供重要的参考。
通过合理设计铺层参数，可以在保证机翼性能的基础上，实现机翼重量的减轻，提高飞行性能和经济性。
第二篇示例：响应面法是一种用来优化设计的有效方法，它通过建立数学模型来对设计参数进行优化，以实现最佳的设计效果。
在CG231复合材料机翼的设计中，响应面法可以用来对铺层结构进行优化，以提高机翼的强度和刚度，同时降低重量，实现更好的性能。
为了进行铺层优化设计，需要确定设计变量和响应变量。
设计变量主要包括铺层角度、铺层层数和拉伸层数等参数，而响应变量则是机翼的强度、刚度和重量等性能指标。
通过在实验中对这些参数进行调整和记录，建立数学模型来描述设计参数和性能指标之间的关系，从而进行优化设计。
基于响应面法的CG231复合材料机翼的铺层优化设计是一种有效的方法，可以提高机翼的性能和减轻重量，为航空工业的发展注入新的活力和动力。
复合材料“U”型梁的数字化铺层设计
2 南昌工程学院江西南昌 330024
摘要：本文针对复合材料“U”型梁类结构，应用FiberSIM软件，对它进行数字化铺
层设计和铺放分析，生成下料机可读数据，实现自动下料。
论文最后对开发工作进行了总结。
关键词：“U”型梁；数字化铺层设计；自动下料
1、复合材料数字化铺层概述
复合材料以其突出的优点广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
FiberSIM不仅具有铺层设计和可制造性分析等功能，还能生成用于自动下料机、激光投影仪以及自动铺放机的相关数据[1]。
FiberSIM软件独有的复合材料仿
真技术和可视化功能，能够预测复合材料在铺贴后的变形、纤维的偏转以及与复
杂表面的贴合情况,并把结果形象地表示出来[2]。
“U”型是继平板类结构之后在飞行器上应用最多的结构，本文选取一典型
的复合材料“U”型梁，介绍如何运用FiberSIM软件快速、准确地进行铺层设计、分析，并输出机器可执行数据。
2、“U”型梁结构及数字化铺层设计流程
“U”型梁是一种比较常用的受力结构，因其截面类似字母“U”而得名。
在
制造该类结构时需要一块定制的芯模，然后在芯模上铺贴铺层组，如图1左图所示。
FiberSIM有两个工程复合材料设计模块：CEE（工程复合材料环境）和
ACEE(高级工程复合材料环境)。
CEE适于铺层简单，自动化程度相对较低，不能
自动生成梯层（在不等厚的区域间形成）的形状。
一般地，CEE模块能满足基本
的铺层设计要求，其铺层设计流程与手工铺贴过程相对应，如图1右图所示。
图1 “U”型梁结构及铺层设计流程图
3、FiberSIM铺层设计
3.1 创建层合板（Laminate）
启动FiberSIM，创建层合板A：选中左侧功能树上的Laminate,在面板右侧
空白处右键点击Create new, Sequence标签定义层合板顺序，用字母A 表示，name为LAM001，在Geometry 标签里定义贴模面、设计边界、制造边界。
3.2 创建坐标系（Rosette）
创建层合板后要建立坐标系：选中左侧功能树上的Rosette，在面板右侧空
白处右键点击Create new, Standard 标签中“Laminate”选对应层合板“A”，“hand direction”中定义坐标系使用“right”（右手定则），“MappingType”定义纤维的映射类型为Standard；Geometry 标签定义“Origin”（原点）以及“Direction”（0°方向线），需链接CATIA 中创建的对应几何要素。
3.3 创建铺层组（Plies）
创建铺层（Ply）时，选中左侧的Ply，右键单击对象显示窗口中Create new，在出现的窗口中，Standard 标签下定义铺层的name (一般按铺层
顺序填P010、P020、P030……)，Parent和Sequence分别填LAM001和A（与前
面对应）、Step （填10、20、30……与name对应），在材料库Material中选
择生产所使用的材料，Rosette（选择5.2 中创建的坐标系），Specified Orientation定义铺层的方向,Geometry 标签下Boundary 定义铺层边界，Geometry 标签下Origin定义铺层的原定,铺层原点的位置可根据仿真结果改变，在Simulation Options标签下定义仿真方式（模拟方法Simulation Method、拓
扑方法Propagation Method、结果显示方式(Results Display），点击OK 就创
建了一个铺层（Ply）。
3.4 可制造性仿真
FiberSIM软件用于生产制造中,可以在设计初期阶段将制造中的问题加以考虑,进行层的制造可行性分析，软件将显示出在铺层时可能发生制造问题的区域[2]。
设计者可以根据仿真结果，在零件制造阶段之前发现制造问题，进而对铺层进行
优化，为零件铺贴提供一套可行的工艺方案，指导工人进行铺贴，从而加快产品
研制进度,提高质量,降低成本。
影响复材零件铺贴质量的因素包括铺贴原点、材料的拓展方式、剪口的形式
和位置等。
下面以方向为45°的铺层为例，介绍如何通过可行性分析确定铺层原
点的位置及材料的铺展方式[3]。
对于“U”型梁，铺层原点位置可以设置在腹板或凸缘的两端或中间，不同原点位置的制造可行性仿真结果,以右端为例如图2左
图所示。
图2 原点在腹板的设置（右端)及其Standard/-B拓展方式（示意）
对于“U”型梁，采用Standard/Bias（-Weave Angle/2）的仿真拓展方式，其示意图
如图2的右图所示，仿真结果显示无变形区域。
通过对多组仿真分析结果进行对比，同时考虑人工铺覆的方便性，工人在铺
贴预浸料时应从腹板上开始沿着梁长度方向铺覆45°的料片，然后扩展到凸缘上，这样可以得到较好的铺贴效果。
按上述方法即可对铺层组的全部铺层进行制造可行性仿真分析，确定每层的
铺贴原点位置及拓展方式，指导工人操作。
4、总结
（1）使用FiberSIM软件可以对零件进行快速、准确的铺层设计。
（2）对铺层进行制造可行性分析，优化出一套优质、低耗的工艺方案。
（3）FiberSIM完成铺层设计后，可以生成精准、节材的平面下料展开图。
参考文献
[1]刘兰.自动下料系统在先进复材数字化制造中的应用[J].航空制造技术，2008(11).
[2]张俊鼎，陈斌.FiberSIM在飞机复合材料壁板设计中的应用[J].装备制造
技术，2013(08).
[3]唐珊珊等.复合材料数字化制造技术在飞机壁板上的应用[J]. 航空制造
技术, 2010(17).
13。
