[发明专利]一种蒙皮滚弯零件截面曲率分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空飞机制造技术领域，具体涉及一种蒙皮滚弯零件截面曲率分析方法。

背景技术

在飞机零件设计中，滚弯成形的零件，多数还需要进行后续加工，对零件的凹面或者凸面进行机械加工。滚弯零件没有进行特别设计，一般以机加之后的零件数模作为滚弯零件的理论形状。在生产过程中，需要工艺人员从零件的数模中提取出零件的特征，作为工艺依据。由于零件内部存在切削特征，如台阶下陷、内部孔洞等(如图1)，因此零件数模内部可能没有完整的工艺面进行工艺分析。工艺人员在分析零件数模时，还需要对数模进行反向建模，建立内部工艺补充面和补充结构，这样的零件工艺分析消耗了工艺人员的时间，效率不够。因此需要一种快速的蒙皮滚弯零件工艺分析方法，对零件截面曲率进行分析。

如果将数模剖分成离散网格，不仅有利于进行有限元分析，而且因为离散网格特有的数据结构(“节点+单元”的形式)和拓扑信息，更有助于自主开发程序，进行零件型面的内部填充和零件曲面展开计算毛料尺寸等。近年来网格剖分算法的发展，有零件数模离散网格剖分提供了理论支持；商业的有限元前处理的网格剖分功能日益强大，为数模的网格剖分提供了技术支持。因此可以实现快速的自动化的零件网格生成，使得蒙皮滚弯零件的自动化截面曲率分析和工艺分析成为可能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种蒙皮滚弯零件截面曲率分析方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种蒙皮滚弯零件截面曲率分析方法，该方法步骤如下：

步骤一：零件数模离散，零件数模离散是对蒙皮滚弯零件进行网格离散，将几何模型离散成网格模型；

步骤二：离散网格表面分割，离散网格表面分割是根据滚弯零件离散网格模型的表面拓扑结构特点，通过深度遍历的方法，获得模型的各个表面的特征，如果网格模型为二维单元模型，则不需要对离散网格进行表面分割，网格模型的表面分割提取过程是从初始面片开始，依次在两个相邻的面片之间进行比较和选取的过程，要求数据结构既包含面片的属性信息，同时也包含面片的空间拓扑信息，然后将实体网格模型的所有外表面面片和边以图的邻接表形式存储，无向连通图创建结束后，在此基础上进行网格模型的分割算法；

步骤三：生成截面特征曲线，通过步骤二，可以获得零件表面各个方向的曲面特征，将零件的凸面或者凹面提取出来作为零件工艺分析的型面，进行截面计算，获得零件的截面特征曲线，生成截面曲线的方法，是通过设定垂直于零件轴线方向的平面，通过计算提取出的零件工艺分析型面上的单元面片与平面的交线，得到多条截面线段，然后通过首尾遍历的方法，将截面线段依次连接起来，作为零件截面的特征曲线；

步骤四：截面曲线的曲率分析，通过离散的工艺分析型面与平面相交，得到的截面曲线是一个离散的线段集，通过截面线上某节点与其邻近的节点共同拟合出来的圆，来计算节点的曲率半径，计算方法是首先获取节点两侧相邻的节点坐标，然后判断这些点是否在同一直线上，不能拟合圆曲线，如果在同一直线上，则计曲率为零，否则计算圆拟合曲线，把圆的曲率作为节点上截面曲线的曲率。

本发明的有益效果在于：该方法是一种快速的零件曲率分析方法，能够便于自主程序开发，实现零件截面信息的自动计算分析。能够减少人工的工作量，大大提高工艺分析的效率，减少人为失误造成的误差。

附图说明

图1为滚弯零件示意图；

图2为离散网格表面分割示意图；

图3为创建网格模型无向图结构流程图；

图4为网格模型分割流程图；

图5为深度遍历搜索外表面的示意图；

图6为访问面片的区域示意图；

图7为零件工艺分析型面提取示意图；

图8为平面与单元相交情况示意图；

图9为无序线段集连接流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图9。

一种蒙皮滚弯零件截面曲率分析方法，该方法的具体实施步骤如下：

步骤一：零件数模离散

零件数模离散是对蒙皮滚弯零件进行网格离散，将几何模型离散成网格模型，在商业的CAD软件(CATIA)或者商业的有限元前处理软件(HyperMesh)中实现。本发明中的方法可以对各种网格模型进行操作，其中包括壳单元网格模型中的纯三角形网格、纯四边形网格和混合单元网格，体单元网格模型中的纯六节点五面体网格、纯八节点六面体网格和混合单元网格。

步骤二：离散网格表面分割