[发明专利]一种基于中弧线的叶片整体柔性变形方法

说明书

本发明提供了一种基于中弧线的叶片整体柔性变形方法，解决现有叶片几何建模技术无法完备描述叶片变形情况，也不能适应叶片模型局部调整的问题本。该方法包括以下步骤：1)获取设计叶片离散点；2)寻找离散点在截面线的最近点p₀及该点任意向量n₀；3)扭转变形计算与截面线变形；4)翘曲变形计算与截面线变形；5)涨缩变形计算与截面线变形；6)变形位移场计算；7)获得变形位移场，8)设计叶片变形；9)遍历设计叶片的所有截面线，对设计叶片的所有截面线进行变形；本发明利用扭转、翘曲、涨缩复合变形计算变换矩阵，实现了叶片几何模型整体的柔性变形，更加符合加工后叶片的实际形状。

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片几何建模技术，具体为一种基于中弧线的叶片整体柔性变形方法。

背景技术

在航空发动机的制造过程中，部分叶片在经过一定的工序后会作为定位基准进行二次加工，比如精锻叶片的前后缘加工、涡轮叶片的气膜孔加工。受限于现有的技术，制造后的叶片几何轮廓存在一定的变形误差，即使在满足公差要求的情况下，也会为二次加工引入新的定位误差，影响后续的加工精度。为此，对叶片设计几何模型进行变形重建，准确识别定位区域是提高二次加工精度与工艺水平的有效手段。

目前，通过测量手段获取加工后叶片的测量数据，并与叶片的设计模型进行配准，进而建立设计与测量模型间的映射关系是较为常用的方法，例如六点定位、ICP配准等。但，该方法作为刚性变换，本质上并没有改变叶片设计模型的形状，只能对叶片设计模型位置进行整体的微调，无法适用于叶片局部的多样化变形形式。基于叶片的测量数据进行截面线拟合也是比较常用的叶片几何建模方法，虽然可以对加工后叶片的几何形状进行准确的描述，但，其未构建设计模型与测量模型局部特征的映射关系，无法准确的识别二次加工位置。除此之外，通过获取叶片截面质心位置的变化计算扭转变形误差，或者分析设计与测量截面线的涨缩变形误差，都在一定程度上可以描述变形后的叶片形状，但是忽略了叶片变形的复杂程度，无法通过单一的变形形式或者变形过程进行描述。因此，现有技术无法完备的描述叶片的变形情况，也不能适应叶片模型的局部调整。

发明内容

为了解决现有叶片几何建模技术无法完备的描述叶片变形情况，也不能适应叶片模型局部调整的技术问题，本发明提供了一种基于中弧线的叶片整体柔性变形方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于中弧线的叶片整体柔性变形方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、获取设计叶片离散点

分别获取设计叶片与测量叶片相对应位置的任一组截面线，并提取设计叶片截面线的中弧线，对设计叶片截面线的中弧线进行离散，获得多个离散点；

步骤2、寻找离散点在截面线的最近点p₀及该最近点p₀处的任意向量n₀

取多个离散点中的任一离散点s₀，寻找该离散点s₀在设计叶片截面线的叶盆区域或叶背区域的最近点p₀及该点任意向量n₀；

步骤3、扭转变形计算与截面线变形

计算设计叶片截面线与测量叶片截面线的扭转变形，扭转变形包括旋转矩阵R₁和平移矩阵T₁，以此对设计叶片截面线及中弧线进行1次变形，变形后的设计叶片中弧线点s₁、截面线点p₁、截面线点向量n₁分别表示为：

s₁＝R₁·s₀+T₁

p₁＝R₁·p₀+T₁