[發明專利]一種復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法

在審

• 申請號: 201410794937.0
• 申請日: 2014-12-20
• 公開（公告）號: CN104504193A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 方舟;曹巖;姚慧;白瑀;杜江
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，該復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法：以圓柱螺旋曲線為基礎構造函數結合計算機三維圖形變換算法實現纖維纏繞模型中心線上坐標控制點的快速計算；計算出全部控制點坐標后，在三維建模軟件中創建通過全部控制點的多層復合螺旋線；以多層復合螺旋線為中心線生成三維纖維纏繞產品模型。

2.如權利要求1所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，該復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法包括以下步驟：

步驟一、以圓柱螺旋線方程為計算纖維纏繞產品模型中心線上全部坐標控制點的基礎方程；

步驟二、采用自定義二維鏈表數據結構構成網狀數據集合，用以保存纖維纏繞模型中心線上全部坐標控制點的坐標信息以及坐標點之間的邏輯關系；

步驟三、在跨層和跨圈的過渡部位插入多個過渡段中心線控制點和與之數量相等的共軸基準面，按照曲線間的跨越關系逐個計算出插入的坐標控制點參數，然后按照與基準面一一對應的關系，通過三維旋轉變換將控制點移動到與之對應的基準面上，實現過渡段中心線控制點坐標三維參數的計算；

步驟四、由計算機三維圖形變換算法對以圓柱螺旋線為基礎計算得到的全部纖維纏繞模型中心線坐標控制點進行三維重構計算，得到滿足預定義錐度的復合纖維纏繞模型全部中心線控制點坐標；

步驟五、計算出全部的復合纖維纏繞模型中心線控制點坐標參數后，將全部數據導入到三維設計軟件中，在三維軟件中用樣條曲線依次連接全部控制點形成三維模型多層復合中心線；

最后在三維設計環境中調用實體建模功能創建復合纖維纏繞模型。

3.如權利要求2所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，當所述步驟一中，按照圓柱螺旋線方程計算出初始狀態的滿足圓柱螺旋線關系的坐標控制點時，步驟二中，將計算出來的全部圓柱型螺旋線中心線坐標控制點的坐標信息和邏輯關系保存到自定義的數據集合中；及建立數據集合????????????????????????????????????????????????，其中為空間點的集合，并且對于集合中的任意點滿足圓柱螺旋線方程，為數據集合中包含的三維空間點之間的邏輯關系。

4.如權利要求2所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，步驟三中，根據設計精度的要求，首先建立一個通過纏繞軸線和躍層/跨圈部位連接曲線起點的基準面，然后在躍層/跨圈部位連接曲線向與躍層/跨圈部位起始點重合的新建基準面上投影的投影線上插入相同數量的個坐標控制點，并按照與插入坐標控制點一一對應的關系插入若干個共軸基準面；按照復合纖維纏繞時的實際形態和近似曲線計算出插入的坐標控制點的坐標參數，并向與之對應的新建臨時基準面旋轉坐標變換形成新的坐標控制點；在三維設計環境中將新生成的坐標控制點用樣條曲線連接起來形成新的纏繞曲線躍層/跨圈部位的中心線；實現復合纖維纏繞時在躍層/跨圈部位三維模型的無干涉要求；

這里創建新的數據集合，其中為經過空間變換的滿足圓柱螺旋線方程的點數據集合；為新加入跨層圈部位的點集合。

5.如權利要求2所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，步驟四中，根據預定義椎體錐度要求需要計算圓錐型復合纖維纏繞模型中心線控制點坐標時，要將步驟三中保存的數據集合進行計算機三維圖形變換；變換方式為首先進行以纏繞芯軸軸線為軸心的基準面旋轉變換、坐標系平移變換、坐標控制點以原點為參考點的旋轉變換、坐標系平移逆變換和基準面逆向旋轉變換；得到滿足錐度要求和尺寸要求的圓錐型復合纖維纏繞中心線坐標控制點；及對于滿足圓錐螺旋線方程的三維空間點集合中的任意點可以簡化為是由三維空間點和

經過三維幾何變換得到，也就是

，其中。

6.如權利要求2所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，步驟四中，根據設計要求需要創建圓柱型復合纖維纏繞產品模型時，則不進行計算機圖形變換；在步驟三中保存的中心線坐標控制點數據集滿足圓柱型纏繞模型中心線的尺寸要求。

7.如權利要求2所述的復合纖維可變錐度纏繞模型的構造方法，其特征在于，步驟五中，將全部的復合纖維纏繞模型中心線上控制點的坐標參數保存為數據文件，然后在三維設計環境中按照中心線控制點的創建順序依次導入控制點坐標參數并在三維環境中創建與坐標控制點對應的參考點，在三維環境中創建通過依次通過全部參考點的曲線作為三維模型的中心線；

最后在三維設計環境中調用實體建模功能創建復合纖維纏繞產品的三維模型。