[发明专利]用于生成模拟模型的方法

说明书

用于生成模拟模型的方法。本发明涉及一种用于生成与实际生产零件对应的模拟模型的方法，该方法包括以下步骤：基于目标计算机辅助设计(CAD)模型，生产实际生产零件；提供与目标计算机辅助设计(CAD)模型对应的目标模拟模型；基于实际生产零件的测量，生成实际生产零件的数值表示；通过修改目标模拟模型使得目标模拟模型的形状适于实际生产零件的数值表示来生成实际模拟模型。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的方法和根据权利要求9所述的计算机程序产品。

背景技术

也被称为数值分析的数值模拟用于不同应用的广泛领域中。在这种分析中，在零件暴露到负荷时模拟零件的弹性和塑性变形中的至少一个。模拟结果例如用于设计形成具有期望形状的零件所需的工具的目的，或者用于在各种水平的应力下关于零件的材料行为检查零件的目的(例如，用于测试零件的组装，或用于测试零件的防撞性)。

用于这种数值模拟的示例是使用网格模型的有限元分析(FEA)或使用无网格模型的其他结构分析。

关于所定义的形成工艺的模拟，在知道工件(原始零件)的结构、目标形成零件的结构、用于形成工艺中的工具的结构以及所用材料的物理特性时，数值模拟可以验证工具是否具有到达目标形成零件所需的正确设计。

关于负荷检查的模拟，数值模拟可以分析并检查在以已限定量、已限定方向以及已限定应用点暴露到特定负荷时对零件或子组件的偏差容限的遵守。

在两个示例性情况下，相应的模拟产生可以凭借涉及表示实际生产零件的模拟模型(而不是凭借表示目标生产零件的模拟模型)最小化的有缺陷的结果。

虽然通常已知使用基于完工零件的这种模拟模型，但生成它们的方式导致不完美的模型。这种情况是因为完工零件的测量数据用作模拟模型的基础。因为测量数据多半不相干和/或一致，所以它们致使用于生成模拟模型的不兼容基础，使得这些直接产生的模型与由来自CAD模型的数值模拟软件生成的网格相比在组织和结构上非常不同。具体地，基于数值表示生成的所述模型可能有噪声，并且可能具有在测量过程中丢失的、表面的丢失区域。

因此，本发明提出了一种生成表示实际制造零件的模拟模型的改进方式。由根据本发明的方法生成的模拟模型更完整且更“干净”，因此更适于数值模拟，这因此提供改善的结果。

由发明方法生成的模拟模型可以与任何数值模拟(诸如，有限元分析或模拟特征零件和组件的变形的其他结构分析)一起使用。所述数值模拟可以使用网状模型(因为它们用于FE分析中)或非网状模型(因为它们用于新模拟方法中)。

为了提供随着零件实际形成而表示该零件的实际模拟模型，将(期望)目标形成零件的目标模拟模型修改为利用实际零件的数值表示(例如，已测量点云)来确认。具体地，实际零件的模拟模型可以通过将期望零件的平滑且完整的(由数值分析软件生成的)模拟模型匹配和/或拟合到表示实际生产零件的所测量数据来实现。

实际零件的电子表示是或基于从领域中已知的许多测量传感器(例如，白光扫描仪、蓝光扫描仪、超声厚度测试器或基于计算机断层扫描的扫描装置)中的一个捕获的点云或网格。不是尝试将实际零件的该点云或网格转换成可与数值软件兼容的网格，而是将从目标零件的理论CAD模型生成的模型重新成形为匹配点云。这产生更干净且更完整的网格。

例如，通过以下方式产生实际零件的干净有限元网格：

●利用生成完工零件的三维数值表示的许多测量方法中的一个测量完工零件；

●提供或生成对于(例如，源于目标生产零件的CAD模型的)目标零件的数值模拟软件优化的干净模拟模型；

●将该干净目标FE网格拟合到点云或网格上；这可以包括将垂直于零件表面以及平行于它的误差考虑在内；通过目标模拟模型的该修改，生成与实际生产零件对应的“实际”模拟模型。