[发明专利]一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法

权利要求书

1.一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、建立钢桥零部件的三维零件数字模型，预拼装三维零件数字模型形成三维钢桥拼装数字模型，并对各个三维零件数字模型的拼装区域进行标注；

步骤B、对三维钢桥拼装数字模型进行有限元分析，并根据分析得到的应力分布对三维钢桥拼装数字模型上的拼装区域进行危险度划分；

步骤C、对危险度高于安全阈值的拼装区域中的三维零件数字模型进行提取及修正，并重复上述步骤A与步骤B直到所有的三维零件数字模型的拼装区域的危险度达标；

步骤D、建立三维钢桥标准数字模型，并将步骤C中得到的达标后的三维钢桥拼装数字模型与三维钢桥标准数字模型进行比对以得到位置拟合调整坐标；

步骤E、根据位置拟合调整坐标对步骤D中的三维钢桥拼装数字模型进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤C具体包括以下步骤：

步骤C1、提取危险度高于安全阈值的拼装区域中相互配合拼接的三维零件数字模型，并在相邻的三维零件数字模型的配合处建立修正参照；

步骤C2、根据有限元分析的受力结果，并以修正参照为基准对三维零件数字模型的长度、直径、倒角、厚度参数进行修正，并根据修正后的参数对三维零件数字模型进行更新；

步骤C3、将更新后的三维零件数字模型基于修正参照重新预拼装后，重复步骤B检测拼装区域的危险度；

步骤C4、重复迭代进行上述步骤C1-步骤C3，直到拼装区域的危险度达标。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤C1中建立的修正参照包括修正点、修正线、修正面。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤D具体包括以下步骤：

步骤D1、根据钢拱桥理论设计数据建立标准零件数字模型，并将标准零件数字模型拼装构成三维钢桥标准数字模型；

步骤D2、在相邻的标准零件数字模型的拼装区域建立标准参照，并根据标准参照建立标准坐标；

步骤D3、在相邻的三维零件数字模型的拼装区域根据修正参照建立修正坐标，并计算标准坐标与修正坐标之间坐标误差；

步骤D4、根据坐标误差实时更新修正坐标，根据更新后的修正坐标重复步骤C进行危险度迭代计算以及重复步骤D3进行坐标误差迭代计算，直到修正坐标与标准坐标之间的坐标误差达标以及根据修正坐标修正后的三维零件数字模型的危险度达标；

步骤D5、输出达标的修正坐标，并根据达标的修正坐标与标准坐标之间的位置转换关系得到位置拟合调整坐标。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤D2中建立的标准参照包括标准点、标准线、标准面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤A中建立的三维零件数字模型包括杆件模型、柱体模型、梁体模型、拱部模型、板状模型，并按照先拼装桥身、再拼装拱部、最后拼装支撑的顺序拼装得到三维钢桥拼装数字模型。

7.根据权利要求6所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤B中，对杆件模型、柱体模型、梁体模型引入温度补偿模型如下：

ΔL＝ΔT×C×L；

其中：ΔL为拼装区域的形变量；ΔT为变化温度；C为温度膨胀常数；L为标准温度下的长度。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于数字模型的钢拱桥虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤E中采用最小二乘法根据位置拟合调整坐标对三维钢桥拼装数字模型进行拟合拼装。