随着航空航天领域的快速发展,先进复合材料的应用与日俱增,如何提高复合材料的结构性能已成为当今工业领域研究的重点。自动铺放技术不断进步,使得纤维的曲线铺放成为可能,与传统的直线铺放铺层相比,变角度曲线铺放能更好的利用复合材料的方向性特点,优化复合材料的结构性能。本文以变角度铺层构件为研究对象,规划出纤维铺放路径,探究不同纤维铺放路径对曲面构件力学性能的影响,具体工作内容如下:(1)基于Hermite曲线,规划纤维曲线铺放的参考路径。以6阶Bezier曲线为导线,以单向轴为直母线,得到了曲面构件,将得到的曲面投影至平面上,在投影平面上进行参考路径的设计。结合经典构建完整铺层等距的方法,对比分析了平移法和平行法,讨论了铺层出现间隙和重叠的原因,综合分析结果,本文选用了平移法来构建变角度铺层。并针对影响参考曲线路径的参数,确定了本文曲面构件变角度铺层的表示方式。(2)将曲面和投影平面离散成网格,在投影平面上将曲线铺放路径进行离散,在每个网格内部“以直代曲”,得到每个网格纤维铺丝的铺放角,给每一个网格分别赋予材料属性。基于变角度铺层离散化建模思路,结合ABAQUS二次开发交互式界面GUI插件的开发,确定了GUI程序开发的流程,编写了相应的Python代码,开发了用于变角度铺层构件静力学分析的插件Surface_Statics和用于变角度铺层构件线性屈曲分析的插件Surface_Buckle。插件的开发提高了本文仿真实验的效率。(3)针对本文构建的变角度铺层,利用本文开发的GUI插件,对单边受压缩载荷作用下的变角度铺层构件进行静力学分析,得到应力应变分布云图,提取了最大最小应力应变,分别从整体分布和沿导线和直母线方向对分析结果进行讨论,探究不同纤维曲线路径参数对应力应变的影响,并在每组实验中,对比了最大最小应力应变,给出了提高相应力学性能的百分比。通过控制纤维曲线路径的参数,可以得到力学性能较好的复合材料曲面铺层构件。(4)对单边受压缩载荷作用下的变角度铺层构件进行线性屈曲分析,得到了线性屈曲分析的结果,提取了一阶线性屈曲的模态和特征值,计算出一阶屈曲载荷。对一阶线性屈曲模态进行分析,发现随着纤维曲线路径的改变,屈曲模态发生了较大变化;对一阶屈曲载荷进行分析,发现一阶屈曲载荷随着纤维路径的变化而不断变化。探究了不同纤维曲线路径参数对一阶屈曲的影响,并在每组实验中,对一阶屈曲载荷进行对比和计算,得到了屈曲载荷的改善程度。通过调整纤维曲线路径的参数,可以得到稳定性较好的复合材料曲面铺层构件。