The use of wavelets in the mathematical and computer modelling of manufacture of the complex-shaped shells made of composite materials

Abstract

This article focuses on the application of wavelet theory to the problem of modelling the processes of manufacturing the shells of fibrous composite materials (CM). The basic methods for preparing such shells are two related ones: filament winding, when the strip made of CM is laid out on the outstretched surface, and laying out, when the tape is placed by dint of pressing rollers. In both cases, laying the tape is carried out in accordance with the program of moving spreader. To create such a program the mathematical model of the process of placing the tape is needed. The article describes semi orthogonal wavelet systems on the segment that are based on B-spline of arbitrary order. The matrices which compose the filter bank for such wavelet systems are represented. Some algorithms for geometric modelling are reviewed and summarized from the point of view of the wavelet theory. The results are applied to the mathematical modelling and software of manufacturing process of shells made of fibrous composite materials. As an example, consider the process of making the ventilator blade. Статья посвящена применению теории вейвлетов в задаче моделирования процессов изготовления оболочек из волокнистых композиционных материалов (КМ). Основными методами получения таких оболочек являются два родственных метода: намотки, когда лента из КМ укладывается на поверхность с натяжением и выкладка, когда лента укладывается с помощью прижимных валиков. И в том и другом случае, укладка ленты осуществляется в соответствии с программой перемещения раскладчика. Для создания такой программы необходима математическая модель процесса укладки ленты на поверхность. В статье рассмотрены полуортогональные вейвлет-системы на отрезке, построенные на основе В-сплайна произвольного порядка. Представлены матрицы, составляющие банк фильтров для таких вейвлет-систем. С точки зрения теории вейвлетов рассмотрены и обобщены некоторые алгоритмы геометрического моделирования. Результаты применены к математическому и компьютерному моделированию процесса изготовления оболочек из волокнистых композиционных материалов. В качестве примера рассмотрен процесс изготовления вентиляторной лопатки.