[發明專利]一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法

在審

• 申請號: 201911200382.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111159823A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 楊吟飛;王珉;楊巍;周冬生;唐小聰;李曉月;樊龍欣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將結構件劃分成N個子區域，將所述子區域結構等效成薄板并計算出所述子區域純彎曲變形函數和純自由扭轉變形函數，變形函數的系數測量后計算確定；

(2)在自由放置的結構件子區域表面設置測量點，通過測量各測量點的空間位置數據，根據所述純彎曲變形函數和純自由扭轉變形函數，利用“最小二乘法”擬合計算出各子區域變形函數的待定系數；

(3)利用“兩步造型法”和變形函數的待定系數擬合結果建立子區域的彎扭組合變形函數，結合三角函數逼近方法將所述彎扭組合變形函數簡化成二次函數形式的變形函數；

(4)按照子區域間的幾何關系，利用樣條B曲線光滑拼接的方法，將子區域組合得到結構件整體變形函數，根據整體變形函數計算整體變形量。

2.根據權利要求1所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，步驟(1)中所述的將結構件劃分成N個子區域的原則如下：

原則1：將結構件作簡化處理，對簡化后的模型按照腹板厚度進行劃分；

原則2：所劃分的子區域能夠完整覆蓋結構件，保證完整測量結構件整體變形；

原則3：所劃分的子區域不得超過800×800mm；

原則4：所劃分子區域盡可能關于結構件的幾何中心或者對稱中心對稱；

原則5：所劃分的子區域內無裝夾點。

3.根據權利要求2所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，原則1中所述的簡化處理為去除倒角、圓角、孔特征。

4.根據權利要求1所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，步驟(1)中所述子區域純彎曲變形函數和純自由扭轉變形函數的計算方法：基于子區域的幾何模型，利用有限元分析計算單位力作用下子區域的彎曲變形量，結合懸臂梁撓度計算公式計算出子區域的等效厚度，根據等效厚度計算各子區域的純彎曲變形函數與純自由扭轉變形函數。

5.根據權利要求1或4所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，步驟(1)中所述的純自由扭轉變形函數方程為：

上式中表示平面的x、y、z坐標組成的向量，表示扭轉后平面的x、y、z坐標組成的向量，矩陣A、B分別表示扭轉變換矩陣，且

其中，k_x、b_x、k_y、b_y為純自由扭轉變形函數的4個待定系數。

6.根據權利要求1所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，步驟(2)中所述的測量點的設置遵循以下原則：

原則1：每個子區域選取的測量點不得少于9個；

原則2：每個子區域上的測量點盡量均勻分布；

原則3：所有測量點都位于結構件的腹板上，所選測量點遠離結構件邊緣區域距離5～20mm，上述的邊緣區域包括輪廓特征、筋特征、槽特征及孔特征。

7.根據權利要求1所述的針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，其特征在于，步驟(3)中所述的“兩步造型法”是指在只考慮彎曲變形情況下，將純彎曲變形函數的系數帶入純彎曲變形函數，得到純彎曲變形函數，然后考慮扭轉變形，結合純自由扭轉變形函數扭轉變換矩陣及其待定系數擬合結果，以扭轉矩陣對純彎曲變形函數作扭轉變換，得到彎扭組合變形函數。