[发明专利]一种快速获取异形曲面结构厚度分布的方法

摘要

本发明公开了一种快速获取异形曲面结构厚度分布的方法，对于采用平面仿形制备的变厚度曲面实体结构，其曲面到平面展开的厚度精度大大影响结构成形的质量。而目前尚缺乏关于异形曲面实体结构展开厚度获取的方法，为解决此类问题，本专利提出了一种高效、高精度的方法：基于结构的网格划分模型，通过采用插值法对曲面结构进行分片处理，以结构几何拓扑关系获取片体厚度并展开，最终进行积分叠加得到曲面结构的展开厚度分布。

主权项

1.一种快速获取异形曲面结构厚度分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、创建该异形曲面结构模型，选择基准点，对曲面结构的上、下表面进行网格划分，将曲面实体的上、下表面分为若干个网格单元；2)、以基准点作为坐标原点建立三维直角坐标系OXYZ，其中，X轴与曲面结构的宽度方向平行，Z轴与曲面结构的长度方向平行，Y轴与曲面结构的厚度方向平行，对上表面所有网格单元的节点进行编号，所有节点构成一个点阵，每个节点对应一个唯一的编号，节点编号记作A_i，j，其中，i表示沿曲面结构宽度方向的节点的编号，j表示沿曲面结构长度方向的节点的编号，并记录每个节点的三维坐标值(x、y、z)；同样，对下表面网格的节点进行编号，记作A’_i，j，并记录下表面每个节点的三维坐标值；3)、在曲面结构上、下表面的所有节点中各选取M个节点，M>100，M为正整数，在上、下表面选取的节点数量相同，且所选的上表面上的每个节点与下表面上对应的一个节点的X轴坐标相同、Z轴坐标值相同，将上、下表面选取的对应的两个节点记为一组节点；4)、根据步骤3)中所选取的M组节点的坐标值，采用线性插值法将所选取的上、下表面对应的每一组组节点之间的连线均分为N等分，N>1，且N为正整数，将每层M个节点连成一个曲面，则将曲面结构沿厚度方向被分为N个片体；5)、标记每个片体中上、下表面上对应的M个节点，分别记为P_i，j，P’_i，j，则片体中任一组节点和曲面结构上、下表面中与之对应的节点的X轴坐标相同、Z轴坐标值相同；然后采用线性插值法得到每个片体上每组节点P_i，j，P’_i，j的中点，将片体的M个中点连成面得到片体的中面，过各中点做所在曲面微元的法线，该法线与片体上、下表面的相交，记录两个交点的坐标值，根据两个交点的坐标值计算出两交点之间的距离，该距离为该片体在该中点处的厚度值y’，记中面上的中点为G_i，j，记录中面上的中点的三维坐标(x、y’、z)；同样，得出N个片体的中面上，所有中点处的厚度值，以及中点的三维坐标；6)、采用与步骤1)相同的规则对每个片体的中面进行网格划分，以基点所对应网格单元作为展开基准平面，依次连续地将片体中面网格展平；7)、采用与步骤1)相同的规则以及基准，对展开后的中面重新进行网格划分，并对展开平面上的网格节点，进行重新编号，记为K_i’，j’，i’表示沿曲面结构宽度方向的节点的编号，j’表示沿曲面结构长度方向的节点的编号，依照步骤1)中三维直角坐标系OXYZ中，记录重新划分后的各网格的坐标值(x’、y”、z’)，其中，y”为该展开平面上该新节点处的厚度值；展开平面上每个新的节点K_i’，j’周围有多个中面节点G_i，j，则采用差值法根据多个中面节点G_i，j的厚度值y’得出对应新节点K_i’，j’的厚度值y”；同样，得出N个片体中面的展开平面上所有新节点处对应的厚度值y”；8)、以相同的基准点将N个片体中面的展开平面进行积分叠加，得到异形曲面结构平面展开结构的轮廓以及各节点对应的厚度值，获取厚度分布，得到异形曲面结构平面展开模型。