曲面结构上材料应力状态的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种曲面结构上材料应力状态的确定方法，包括：获取曲面结构的图像参数；根据图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段；在测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q

【技术实现步骤摘要】
曲面结构上材料应力状态的确定方法及装置


[0001]本专利技术涉及复合材料结构设计、结构设计、飞行器设计
，特别涉及一种曲面结构上材料应力状态的确定方法及装置。

技术介绍

[0002]执行器末端的轨迹规划技术是CAD/CAM软件技术的关键技术之一，是实现零件数字化成型的基础，例如在金属材料的机械加工、复合材料的自动铺丝、3D打印技术中，轨迹规划及其生成对零件设计和成型具有重要的决定性作用。
[0003]现有技术在确定曲面结构上材料应力状态的过程中，纤维的变形程度及其表征是将曲面上预浸窄带的拉应变视为“合理的”变形行为、且主要关注纤维屈曲带来的预浸窄带屈皱(或皱褶)；且关于非测地线中心轨迹的研究，仅考察中心轨迹的变形，未考察带有一定带宽的材料边缘的变形程度，而实际上即使中心轨迹为测地线，也仅能保证中心轨迹测地线变形为零，当曲面曲率变化时、特别是在复杂外形的曲面上，对于一定宽度的材料，在距离其长度中性线一定距离w处，材料可能已经发生较大的变形甚至失效。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种曲面结构上材料应力状态的确定方法，所述方法包括：
[0005]获取曲面结构的图像参数；
[0006]根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点P
n
的坐标，所述测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段，相邻的所述中心轨迹段具有相同的路径特征点P
n+1
；
[0007]在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q
n
；
[0008]根据各个所述中间特征点Q
n
分别生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，并确定所述第一折线路径的第一折线起点A
n
和第一折线终点B
n
的坐标；
[0009]根据各个所述中间特征点Q
n
的坐标、各个所述第一折线起点A
n
的坐标及第一折线终点B
n
的坐标确定所述曲面结构的第一许用应变，所述第一许用应变为测地线中心轨迹中弯折程度最大的点许用应变。
[0010]进一步地、所述根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，包括：
[0011]根据所述图像参数将所述曲面结构拆分成多个相互拼接的三角面片；
[0012]在所述曲面结构中根据预设需求选取任意一个边缘的三角面片上作为起始三角面片；
[0013]在所述起始三角面片上选取铺放起始点；
[0014]根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点；
[0015]以所述当前路径特征点为铺放起始点，重复执行：根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点，直至当前中心轨迹段的终点在所述曲面结构的边界。
[0016]进一步地、所述中间特征点Q
n
与所在中心轨迹段起点的距离是所在中心轨迹段起点与所在中心轨迹段终点距离的预设倍数。
[0017]进一步地、所述在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q
n
，之后还包括：
[0018]在相邻所述中间特征点Q
n
之间按照预设算法计算中间辅助点P
′
n+1
；
[0019]根据各个所述中间辅助点P
′
n+1
分别生成与中间辅助连接线垂直的第二折线路径，并确定所述第二折线路径的第二折线起点A
′
n
和第二折线终点B
′
n
的坐标，其中，所述中间辅助连接线为中间特征点Q
n
和中间特征点Q
n+1
的连接线；
[0020]根据各个所述中间辅助点P
′
n+1
的坐标、各个所述第二折线起点的坐标及第二折线终点的坐标确定所述曲面结构的第二许用应变，所述第二许用应变为中心轨迹段上弯折程度最大的许用应变。
[0021]进一步地、还包括：
[0022]比较所述第一许用应变和所述第二许用应变的大小；
[0023]将所述第一许用应变和所述第二许用应变取值大的许用应变作为当前许用应变；
[0024]基于所述当前许用应变确定所述曲面结构的材料。
[0025][0026]进一步地、所述基于所述当前许用应变确定所述曲面结构的材料，包括：
[0027]将所述当前许用应变与材料数据库中的各个许用应变相比较；
[0028]将材料数据库中的大于所述当前许用应变且所述当前许用应变与材料数据库中许用应变的差值在预设阈值内的许用应变对应的材料作为所述曲面结构的材料。
[0029]进一步地、所述第一折线路径和所述第二折线路径的长度均大于预设长度阈值。
[0030]另一方面，本专利技术提供一种曲面结构上材料应力状态的确定装置，所述装置包括：
[0031]图像参数获取模块，被配置为执行获取曲面结构的图像参数；
[0032]路径特征点确定模块，被配置为执行根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，所述测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段，相邻的所述中心轨迹段具有相同的路径特征点P
n+1
；
[0033]中间特征点确定模块，被配置为执行在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q
n
；
[0034]第一折线路径生成模块，被配置为执行根据各个所述中间特征点分别生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，并确定所述第一折线路径的第一折线起点A
n
和第一折线终点B
n
的坐标；
[0035]第一许用应变确定模块，被配置为执行根据各个所述中间特征点Q
n
的坐标、各个所述第一折线起点A
n
的坐标及第一折线终点B
n
的坐标确定所述曲面结构的第一许用应变，所述第一许用应变为测地线中心轨迹中弯折程度最大的点许用应变。
[0036]另一方面，本专利技术提供一种曲面结构上材料应力状态的确定设备，所述设备包括
处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法。
[0037]再一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法。
[0038]本专利技术提供的曲面结构上材料应力状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲面结构上材料应力状态的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取曲面结构的图像参数；根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，所述测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段，相邻的所述中心轨迹段具有相同的路径特征点P
n+1
；在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q
n
；根据各个所述中间特征点分别生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，并确定所述第一折线路径的第一折线起点A
n
和第一折线终点B
n
的坐标；根据各个所述中间特征点Q
n
的坐标、各个所述第一折线起点A
n
的坐标及第一折线终点B
n
的坐标确定所述曲面结构的第一许用应变，所述第一许用应变为测地线中心轨迹中弯折程度最大的点许用应变。2.根据权利要求1所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法，其特征在于，所述根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，包括：根据所述图像参数将所述曲面结构拆分成多个相互拼接的三角面片；在所述曲面结构中根据预设需求选取任意一个边缘的三角面片上作为起始三角面片；在所述起始三角面片上选取铺放起始点；根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点；以所述当前路径特征点为铺放起始点，重复执行：根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点，直至当前中心轨迹段的终点在所述曲面结构的边界。3.根据权利要求1所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法，其特征在于，所述中间特征点Q
n
与所在中心轨迹段起点的距离是所在中心轨迹段起点与所在中心轨迹段终点距离的预设倍数。4.根据权利要求1所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法，其特征在于，所述在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q
n
，之后还包括：在相邻所述中间特征点Q
n
之间选取中间辅助点P
′
n+1
，根据各个所述中间辅助点P
′
n+1
分别生成与中间辅助连接线垂直的第二折线路径，并确定所述第二折线路径的第二折线起点A
′
n
和第二折线终点B
′
n
的坐标，其中，所述中间辅助连接线为中间特征点Q
n
和中间特征点Q
n+1
的连接线；根据各...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宜武，谢晒明，薛蛟，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：