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不可展曲面近似展开和内部结构映射方法研究

孙新申  
【摘要】: 整体壁板是将传统飞机结构中的骨架元素、连接元素和蒙皮制成一体的板类零件,是飞机的主要受力结构件,具有强度高、重量轻、气密性好等优点。复杂结构的整体壁板成形要满足飞机气动外形和疲劳寿命的要求,成形难度极高。采用毛坯数控加工-喷丸成形方法的首要问题是确定坯料结构尺寸。 本文结合型号研制中小曲率机翼整体壁板类零件坯料展开课题,基于板料厚向变形忽略不计的先验假设,首创混合四边形-三角形网格等面积展开的几何模拟法确定壁板类零件毛坯外形,给出了混合四边形-三角形网格等面积展开算法;提出了虚拟分割线的概念,采用虚拟几何对称轴,给出了规整四边形单元展开基带上结点的计算方法;采用映射原理和求交算法确定了壁板内部结构信息的展开定位。更进一步,通过构造对复杂边界和局部大曲率复杂曲面有较强适应性的局部三角形单元及其面积不变条件下的展开算法,对不规则边界曲面、局部陡曲面实现了几何近似展开。 应用上述几何展开算法,作者基于Windows NT/2000/XP系统和CATIA V5平台用Visual Basic开发了一套“不可展曲面近似展开和内部结构信息映射系统”软件,简称DEMAPS系统,实现了飞机壁板类零件的展开计算和展开图形自动绘制。编程实现接口处理:曲面网格数据文件与CATIAV5分析模拟模块之间传递;结构信息数据文件采用通用的基本图形交换规范IGES格式;二维展开模型为CATIA V5数据格式显示。 该软件先后在“枭龙”战斗机和“某型号”运输机上成功应用,前一型号已经在03年9月成功首飞。本文最后给出了几个典型展开实例,结果表明该系统在航天、汽车、船舶等行业也会有广泛的应用前景。


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