[发明专利]复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开方法

说明书

复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开方法，首先进行壁板零件结构分析，提取得到展开要素、壁板光滑内表面，得到初始展开基准面，然后映射得到壁板初始展开面，对壁板初始展开面进行塑性展开，得到壁板初始展开平面，再进行三维拉伸建模，得到壁板初始三维平板展开模型，最后将壁板初始三维展开模型导入有限元仿真软件，进行成形仿真，将仿真成形后的三维模型与设计模型进行比对，根据对比结果不断修正初始展开面，从而得到精确展开面，对精确展开面进行塑性展开，得到球形轻量化壁板精确展开平面，对精确展开平面进行三维拉伸建模，得到壁板精确三维平板展开模型，实现壁板精确展开。

技术领域

本发明涉及空间飞行器承力结构成形工艺技术领域，特别是复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开方法。

背景技术

铝合金带法兰网格筋球形整体壁板属于航天领域大型轻量化整体壁板结构，具有明显的减重功效，可使结构重量减少10％～30％。铝合金带法兰网格筋球形整体壁板是建立有人值守的长寿命空间站的核心结构，该结构是目前空间站中广泛采用的大型薄壁球形蒙皮密封结构的升级和超越。相对于大型薄壁球形蒙皮密封结构，铝合金带法兰网格筋球形整体壁板在大大提高了舱体结构的强度和刚度的同时，还提高了舱体结构的密封性能和抗疲劳性能。

目前，通常通过几何建模软件中的展开功能对可几何展开曲面轻量化壁板进行几何展开获得所需的柱形、锥形等轻量化壁板精确展开料，但采用该方法无法获得不可几何展开曲面球形轻量化壁板的精确展开料。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开方法，克服现有技术的无法实现铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开的问题。

本发明的技术解决方案是：复杂铝合金带法兰网格筋球形轻量化壁板精确展开方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、获取壁板三维设计模型，进行壁板零件结构分析，提取得到展开要素；

步骤2、抽取壁板光滑内表面，作为初始展开基准面；

步骤3、将壁板外形、网格和法兰映射到初始展开基准面上，得到壁板初始展开面；

步骤4、采用有限元分析软件对壁板初始展开面进行塑性展开，得到壁板初始展开平面；

步骤5、对壁板初始展开平面进行三维拉伸建模，得到壁板初始三维平板展开模型；

步骤6、将壁板初始三维展开模型导入有限元仿真软件，并根据壁板实际成形过程对壁板初始三维平板展开模型进行成形仿真，并将仿真成形后的三维模型与设计模型进行比对，根据对比结果不断修正初始展开面，从而得到精确展开面；

步骤7、采用有限元分析软件对精确展开面进行塑性展开，得到球形轻量化壁板精确展开平面；

步骤8、对精确展开平面进行三维拉伸建模，得到壁板精确三维平板展开模型，实现壁板精确展开。

所述的步骤6中若仿真成形后的三维模型与设计模型比对结果满足使用精度要求，则步骤7和步骤8不再执行，直接将步骤5中得到的球形轻量化壁板初始三维平板展开模型作为球形轻量化壁板精确三维平板展开模型，实现球形轻量化壁板精确展开。

所述的壁板包括蒙皮基体、附着于基体的展开要素，展开要素包括外形、网格以及法兰。

所述的提取得到展开要素的方法为：

根据三维模型，去除模型上倒圆、倒角，对外形、网格以及法兰上的点线要素进行提取。

所述的步骤2中初始展开基准面的外形轮廓边界应连续。

所述的步骤5中对壁板初始展开平面进行三维拉伸建模，需确保拉伸截面的封闭性、拉伸高度和拉伸方向的正确性。