[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

本發明公開了一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，屬于機械領域，具有測量速度快、計算量小、測量精度高的特點。本發明包括：首先將結構件劃分成N個子區域，將子區域結構等效成薄板并計算出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；其次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；然后利用“兩步造型法”并結合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其簡化成二次函數形式的變形函數；最后按照子區域與結構件的關系，組合得到結構件整體變形。

技術領域

本發明屬于機械領域，具體涉及一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法。

背景技術

航空整體結構件具有尺寸大、壁厚薄、剛度低、材料去除率高等特點，在結構件內部初始殘余應力、加工過程中的切削力、熱應力、夾緊力等因素的綜合影響下，極易產生變形，這也是導致結構件加工質量不合格的重要因素，同時浪費材料、人力等資源，嚴重制約整體結構件的生產效率。

為了控制結構件的加工變形，必須了解其加工過程中的穩定性及整體變形趨勢，及時發現加工過程中的問題，并應對變形過大的情況及時作出調整，降低結構件的報廢率。而目前針對結構件中間狀態加工變形測量的研究少之又少，王斌利碩士論文“大型復雜結構件數控加工浮動裝夾自適應調整方法”提出基于監測力的加工中間狀態變形量計算方法，通過測量工件裝夾裝置作用力變化量，利用有限元計算工件產生的變形量；2013年1月9日公開的專利“飛機結構件數控加工中間狀態的在線檢測方法(CN102866672A)”針對結構件數控加工中間狀態的檢測，提出中間狀態的檢測方法與中間狀態模型的創建方法；2019年1月29日公開的“一種基于應變監測的彈性支承板的變形監測方法(CN109282785A)”針對彈性支撐板的局部橫向變形監測，基于應變監測的彈性支撐板的變形監測方法。上述方法都需要大量測量點、大量的有限元計算及局部變形的測量。

發明內容

本發明提供了一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，解決了現有檢測方法無法實現結構件整體變形測量的問題，能夠對結構件加工變形實現快速測量與識別，該方法具有測量速度快、計算量小、測量精度高的特點。

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種針對結構件加工變形的快速測量和識別方法，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，采用B樣條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。

以上所述步驟中，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(去除倒角、圓角、孔特征)，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；