纤维缠绕软件COMPOSICAD

2026-09-10

1 缠绕软件介绍

纤维缠绕软件COMPOSICAD隶属于全球汽车零部件供应商法国OPmobility集团，OPmobility集团凭借72年以上的创新积淀、为全球汽车零部件关键供应商。OPmobility集团氢能（H2-Power）业务部，依托燃料电池系统、高压氢气系统以及氢内燃机（H2 ICE）所需的选择性催化还原系统技术（SCR）等一系列解决方案，助力推动交通领域向零排放氢动力车辆转型。

OPmobility集团的纤维缠绕软件COMPOSICAD专注于纤维缠绕工艺的产品设计、缠绕线型规划和缠绕加工程序设计三大功能。纤维缠绕软件COMPOSICAD适配所有类型缠绕机床，可以快速进行缠绕程序G代码计算，具有直观友好的用户操作界面，缠绕工艺层数据可直接导出进行有限元分析（FEA）；软件具备绕线角度推荐、缠绕线型优化，以及缠绕过程模拟功能。ComposiCAD 包含众多功能和特性：

3D模型设计：轻松实现复杂形状缠绕制品的几何建模与可视化

数值模拟仿真：纤维缠绕线型和缠绕机床运动过程仿真

材料数据管理：纤维和树脂材料数据管理功能

软件优化功能：参数优化满足每位客户需求

软件的前后处理、求解器为同一用户界面，运行环境为WIN操作系统平台。公司与所有主要设备供应商合作开发了所有数控缠绕机的缠绕程序接口，适用所有2-6轴的数据缠绕机和工业机械人。软件生成的缠绕程序优化后，可以快速计算出控制纤维缠绕机的数控程序代码，使其运动更加平稳与精确，适用于各种不同的数控系统。

产品典型应用

复合材料压力容器（CPV）是纤维缠绕工艺应用的典型案例，除此之外纤维缠绕管、纤维缠绕杆、轴对称缠绕制品、缠绕弯管、T形缠绕件也是纤维缠绕工艺典范应用。纤维缠绕制品可以根据缠绕制品不同方向的力学结构要求，达到**的复合材料铺层结构，与钢质圆柱形壳体相比，其重量减轻了80%。纤维缠绕工艺的高度自动化可以满足大批量生产能够满足工业市场的要求。典型应用是净水容器壳体、液化天然气储气瓶（LPG）、消防用正压式呼吸器（SCBA）、汽载天然气瓶&氢气瓶（CNG & H2）等等…

图片
图片
图片

典型模块配置：

  • 铁质配置（IRON)：圆形截面的弯头、T型管和矩形截面风管（Elbows,T's &Ducts）

  • 青铜配置（BRONZE）：圆形截面的大尺寸管道、小尺寸管材（Pipes &Tubes）

  • 银质配置（SILVER）：圆形截面的储罐、压力容器（Tanks &Vessels）

  • 金质配置（GOLD）：全应用场景的回转体缠绕制品（Figures ofrevolutionAll applications）


2 缠绕几何芯模

COMPOSICAD软件基于参数化模型和自动网格划分技术，进行压力容器几何芯模建模。可以直接输入几何芯模尺寸（例如芯模直径或芯模长度），即可建立所需的几何芯模。这一特性，对于复合材料压力容器（CPV）的产品系列设计可以大大提高设计效率。软件也支持复杂几何芯模的外部CAD软件建立的几何模型输入功能，支持DXF文件输入。

图片

缠绕层厚更新

COMPOSICAD软件，可以自动将每一道缠绕工艺的缠绕层计算厚度添加到之前的几何芯模上，获得下一层缠绕工序的几何芯模，以此计算下一层缠绕工序的缠绕轨迹。对于特殊应用，我们还可以指定不改变几何芯模形状，或者设定径向和轴向的恒定厚度增加，或从文件中加载新的几何芯模。

图片

3 缠绕轨迹设计

软件缠绕轨迹设计包括圆周缠绕、螺旋缠绕、层间联接缠绕等典型缠绕工艺。圆周缠绕工艺是近90度缠绕角的单层缠绕。螺旋缠绕工艺的缠绕角通常是低于54度，螺旋缠绕总是两个正负缠绕角的两层缠绕。

圆周缠绕轨迹 图片

COMPOSICAD软件的圆周缠绕工艺参数，采用参数化方式设置环缠起点和终点，只需要设定相对缠绕圆柱形开始端面和结束端面的偏移量即可。这是一个关键功能，可以轻松更改缠绕零件的环缠工艺参数。圆周缠绕工艺允许使用多种方法进行环缠导程、环缠角设置，最简单的方法是通过选中“纱带宽度”进行环缠导程、环缠角工艺参数设置。另外，圆周缠绕工艺还可以设置停留角度、缠绕层数、缠绕覆盖度等工艺参数。

螺旋缠绕轨迹 图片

COMPOSICAD软件的螺旋缠绕工艺参数，采用参数化方式设置压力容器芯模几何参数，可以分别设置压力容器筒身体直径和长度，以及前后封头几何尺寸。前后封头的几何轮廓可以选择等应力封头或椭圆形封头，封头几何尺寸包括封头长度、封头开孔直径、瓶嘴长度、支撑轴杆直径和长度。

COMPOSICAD软件可以根据压力容器直径、前后封头开孔直径几何参数，自动进行测地线螺旋缠绕角计算，也可以根据缠绕材料的滑移系数进行非测地线缠绕角设置。针对不等开孔直径压力容器，采用平均缠绕角进行缠绕轨迹计算。缠绕轨迹计算结果包括缠绕角度分布云图、缠绕厚度分布云图、测地线缠绕角偏离程度等，缠绕轨迹的上纱开始位置用户可以根据实际缠绕工艺情况进行设置。

图片
图片

层间缠绕轨迹 图片

COMPOSICAD软件的层间联接缠绕，主要用于圆周缠绕与螺旋缠绕、螺旋缠绕与圆周缠绕之间的缠绕工序之间的层间联接。在大批量缠绕制品生产时，采用层间联接缠绕工艺，可以节约缠绕时间。层间联接工艺参数主要包括前一道缠绕工序结束时的工艺角度、缠绕位置、位置缠绕角，以及下一道缠绕工序的开始时的工艺角度、缠绕位置、位置缠绕角。如图所示，蓝色代表上一道螺旋缠绕工艺，红色代表下一道圆周缠绕工艺，黄色代表用于连接上一道螺旋缠绕工艺与下一道圆周缠绕工艺的层间联接工艺。

图片
图片

缠绕材料参数图片

COMPOSICAD软件，使用材料数据库进行缠绕材料参数设置，缠绕材料参数采用数据库模式进行管理，用户可以增减修改。每种纤维材料可以设置纤维名称、纤维线密度、纱带的纤维束数量、纤维密度、树脂密度、纤维体积分数、纱束宽度、纱束厚度。此外，还可以设置材料允许的**滑移系数。

图片
图片

4 缠绕程序输出

丝嘴轮廓参数

纤维缠绕时，我们通常需要绕丝嘴远离芯模表面，不能接触到芯模表面。COMPOSICAD软件允许我们设置绕丝嘴与芯模表面的轴向和径向偏移距离，这将需要设置绕丝嘴的运动轨迹轮廓。除此之外，软件还可以设置压力容器瓶嘴处的轨迹半径、缠绕机床主轴箱和尾座两端的最小径向半径。软件也支持从外部丝嘴轮廓几何数据文件方式、或恒定悬纱长度方式进行绕丝嘴的运动轨迹轮廓的设置。

图片
图片

缠绕程序数轴

COMPOSICAD软件，数控缠绕机的芯模旋转轴和纱架纵向移动轴是缠绕程序默认的两个输出轴，此外还可以设置纱架横向移动轴、纱架垂直移动轴、丝嘴旋转轴、丝嘴偏航轴。缠绕程序速度控制包括限定送纱速度、**速度、恒定芯模转速等方式。

图片

缠绕程序行数

COMPOSICAD软件，采用过滤器功能参数进行缠绕程序输出程序行控制和运动光顺性设置。软件可以采用数控缠绕机滤波参数、最小纤维轨迹点距离、机床运动插补参数、程序光顺控制参数进行程序行输出控制。机床运动插补参数包括主轴插补转动角度、送纱移动插补长度、纤维轨迹插补长度、丝嘴旋转插补角度。程序光顺控制参数包括**转动角度、移除线性缠绕额外点、轨迹点间最小缠绕时间、等缠绕时间控制等。

图片

平滑缠绕程序

COMPOSICAD软件，可以通过机床各轴速度和加速度进行缠绕程序平滑优化，以控制缠绕程序平滑性。

图片
图片

运动程序分析

COMPOSICAD软件，具有机床运动仿真和机床运动曲线分析功能，显示丝嘴轨迹的运动坐标数据。机床运动曲线图可以显示速度、加速度、送纱速度增量。曲线图横坐标轴可以是缠绕时间、主轴角度、纱架位置，曲线图纵坐标轴可以机床各轴速度或加速度。

图片
图片

机床参数设置

COMPOSICAD软件，在进行缠绕程序计算时，可以从缠绕机床列表中选择所需要的数控缠绕机，最多可以设置八台数控缠机。软件支持所有商用数控系统，可以支持任何类型的数控缠绕机。每台数控缠绕机最多可以支持6个轴运动，包含芯模旋转轴、丝嘴小车轴、小车伸臂轴、丝嘴旋转轴、偏航轴和小车垂直轴。机床参数设置包括：

  • 丝嘴零点

  • 各轴行程

  • 各轴速度

  • 轴加速度

数控缠绕机的参数包括各轴最小行程、**行程、额定速度、加速度参数设置，以及各轴坐标零点、坐标值缩放系数和运动方向。丝嘴绕丝头参数包括丝嘴宽度、丝嘴偏置距离、偏航旋转半径。

5 结构强度分析

COMPOSICAD软件，可以输出缠绕壳体整体缠绕铺层数据，缠绕铺层数据包括芯模网格、缠绕角和缠绕层厚。软件支持有限元软件的数据输出接口，支持软件包括ESAcomp、ABAQUS、ANSYS、NASTRAN…

软件输出数据接口功能，让用户可以在商业有限元软件中进行一个快速和准确的有限元建模，随后的有限元数值模拟可以在外力载荷作用下，了解复合材料缠绕产品的力学行为，并进行相应的缠绕结构优化和缠绕工艺优化。有限元软件在计算产品失效过程中，可以选择**应力、**应变、霍夫曼、蔡希尔等复合材料失效准则。

另外，COMPOSICAD软件，也包含了复合材料压力容器的初步设计功能，采用经典层合板网格强度理论，根据数据库设置的缠绕材料力学参数，计算爆破压力所需层压板缠绕层厚度。

图片

压力容器有限元分析模型

图片

压力容器封头厚度模型

阅读0
分享
写评论...