[发明专利]一种针对结构件加工变形的快速测量和识别方法

权利要求书

1.一种针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将结构件划分成N个子区域，将所述子区域结构等效成薄板并计算出所述子区域纯弯曲变形函数和纯自由扭转变形函数，变形函数的系数测量后计算确定；

(2)在自由放置的结构件子区域表面设置测量点，通过测量各测量点的空间位置数据，根据所述纯弯曲变形函数和纯自由扭转变形函数，利用“最小二乘法”拟合计算出各子区域变形函数的待定系数；

(3)利用“两步造型法”和变形函数的待定系数拟合结果建立子区域的弯扭组合变形函数，结合三角函数逼近方法将所述弯扭组合变形函数简化成二次函数形式的变形函数；

(4)按照子区域间的几何关系，利用样条B曲线光滑拼接的方法，将子区域组合得到结构件整体变形函数，根据整体变形函数计算整体变形量。

2.根据权利要求1所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，步骤(1)中所述的将结构件划分成N个子区域的原则如下：

原则1：将结构件作简化处理，对简化后的模型按照腹板厚度进行划分；

原则2：所划分的子区域能够完整覆盖结构件，保证完整测量结构件整体变形；

原则3：所划分的子区域不得超过800×800mm；

原则4：所划分子区域尽可能关于结构件的几何中心或者对称中心对称；

原则5：所划分的子区域内无装夹点。

3.根据权利要求2所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，原则1中所述的简化处理为去除倒角、圆角、孔特征。

4.根据权利要求1所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，步骤(1)中所述子区域纯弯曲变形函数和纯自由扭转变形函数的计算方法：基于子区域的几何模型，利用有限元分析计算单位力作用下子区域的弯曲变形量，结合悬臂梁挠度计算公式计算出子区域的等效厚度，根据等效厚度计算各子区域的纯弯曲变形函数与纯自由扭转变形函数。

5.根据权利要求1或4所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，步骤(1)中所述的纯自由扭转变形函数方程为：

上式中表示平面的x、y、z坐标组成的向量，表示扭转后平面的x、y、z坐标组成的向量，矩阵A、B分别表示扭转变换矩阵，且

其中，k_x、b_x、k_y、b_y为纯自由扭转变形函数的4个待定系数。

6.根据权利要求1所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，步骤(2)中所述的测量点的设置遵循以下原则：

原则1：每个子区域选取的测量点不得少于9个；

原则2：每个子区域上的测量点尽量均匀分布；

原则3：所有测量点都位于结构件的腹板上，所选测量点远离结构件边缘区域距离5～20mm，上述的边缘区域包括轮廓特征、筋特征、槽特征及孔特征。

7.根据权利要求1所述的针对结构件加工变形的快速测量和识别方法，其特征在于，步骤(3)中所述的“两步造型法”是指在只考虑弯曲变形情况下，将纯弯曲变形函数的系数带入纯弯曲变形函数，得到纯弯曲变形函数，然后考虑扭转变形，结合纯自由扭转变形函数扭转变换矩阵及其待定系数拟合结果，以扭转矩阵对纯弯曲变形函数作扭转变换，得到弯扭组合变形函数。