[发明专利]一种三维整体壁板展开建模方法

摘要

本发明提出了一种三维整体壁板展开建模方法，将整体壁板几何模型分解为多个可分离几何体，将可分离几何体在整体壁板外形曲面上的位置用特征点、特征线在整体壁板外形曲面上的投影来确定。用有限元网格离散曲面并用曲面展开算法展开整体壁板外形曲面网格，得到整体壁板平面板坯的轮廓形状和尺寸。利用面积坐标方法确定特征点、特征线点列在平面板坯上位置。根据特征点、特征线点列，采用相对投影方向不变、相对投影距离不变、相对位置关系不变的方法构建平面板坯几何模型。本方法实现了整体壁板展开建模过程的流程化、精确化，适用于各种具有复杂外形曲面的整体壁板件的板坯展开与建模，可提高航空航天等领域整体壁板设计制造的效率和精度。

主权项

一种三维整体壁板展开建模方法：其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将三维整体壁板几何模型分解为若干个可分离几何体：所述可分离几何体为相对于壁板基准面具有单一厚度或厚度呈线性变化的几何结构，所述壁板基准面为三维整体壁板的功能外形面；步骤2：确定单个可分离几何体的特征线和特征点：取可分离几何体之间的对接面、可分离几何体上无邻接可分离几何体并且不在功能外形面上的面为界面，则界面的边缘线为特征线，边缘线的交点为特征点；步骤3：将特征线和特征点按照壁板基准面的法线方向投影到壁板基准面上，在壁板基准面上得到各个可分离几何体的投影特征线和投影特征点；步骤4：将壁板基准面上的投影特征线离散为投影特征线点列，同一投影特征线点列上相邻两点沿投影特征线的长度不超过该投影特征线长度的10%；步骤5：将壁板基准面离散为有限元三角形单元网格，单元边长不超过壁板基准面最小曲率半径的10%，得到壁板基准面的空间曲面网格；采用曲面展开方法将壁板基准面的空间曲面网格展开，得到壁板板坯的平面轮廓曲面网格；步骤6：采用面积坐标法计算投影特征线点列和特征点在壁板板坯的平面轮廓内的坐标：p(xp,yp,zp)点为空间曲面网格中投影特征线点列以及特征点的任意一点，p1(x1,y1,z1),p2(x2,y2,z2),p3(x3,y3,z3)为p点所在三角形单元三个顶点，p点的面积坐标为(ξ1,ξ2,ξ3)，其中ξ1＝S1/S,ξ2＝S2/S,ξ3＝S3/S,S1为ΔPP2P3的面积，S2为ΔPP1P3的面积，S3为ΔPP1P2的面积，S为ΔP1P2P3的面积；p＇(x＇,y＇)点为p点在壁板板坯的平面轮廓曲面网格中的对应点，p＇1(x＇1,y＇1),p＇2(x＇2,y＇2),p＇3(x＇3,y＇3)为p1,p2,p3点在壁板板坯的平面轮廓曲面网格中的对应点，则p＇点坐标为：x＇＝S1x＇1+S2x＇2+S3x＇3，y＇＝S1y＇1+S2y＇2+S3y＇3；步骤7：按照与步骤3中对应特征线或特征点投影过程相反的投影方向及相同的投影距离，将壁板板坯的平面轮廓内的投影特征线点列和特征点投射到平面板坯空间中，得到平面板坯空间中的特征线点列和特征点；按照步骤4中的离散关系将 平面板坯空间中的特征线点列连接，得到平面板坯空间中的特征线；按照步骤2中对应特征线、特征点和界面的关系构建平面板坯空间中的界面，按照步骤2中界面与对应可分离几何体之间的关系确定并构建平面板坯空间中的可分离几何体；按照步骤1中各个可分离几何体之间的对应关系，将平面板坯空间中的各可分离几何体组合，得到壁板平面板坯几何模型。