金属板材数控渐进成形支撑CAD模型自动生成

为满足金属板材数控渐进成形中支撑制作的需要,提出一种从板材件的计算机辅助设计模型自动生成支撑计算机辅助设计模型的方法。采用STL数据模型,根据板材件曲面曲率的变化和成形过程中板材的减薄规律,计算出成形过程中板材厚度的变化量,通过对STL模型进行不等距偏置,生成了能够自适应板材厚度变化、并能保证挤压工具头与支撑之间合理间距的支撑计算机辅助设计模型。最后,给出了支撑计算机辅助设计模型生成实例。

金属板材数控渐进成形螺旋线轨迹生成

在分析金属板材数控渐进成形特点的基础上,指出现行等高线运动成形方式存在的问题,提出了一种基于螺旋运动的数控渐进成形方式和基于STL数据模型的螺旋线成形加工轨迹的生成算法。利用顶点偏置方法生成STL模型的等距模型,采用一系列水平面和与Z轴平行的平面分别切割该等距模型,求出其交线的交点,并将其连接成螺旋线成形加工轨迹。算法应用实例表明,该算法能够生成无干涉的螺旋线成形加工轨迹。

基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法。给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法。算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹。

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。

基于Pro/E的螺旋线数控刀具轨迹生成研究

针对螺旋线数控刀具轨迹不易生成的问题,探讨了一种利用Pro/E软件在任意外形轮廓的旋转模型上生成螺旋线刀具轨迹的方法,并给出了一个应用实例。

Parasolid应用平台研究

Parasolid是当今最流行的建模核心之一,广泛应用于CAD/CAM/CAE等领域。但是,它作为一个AP(IApplication Programming Interface)不能独立工作,需要运行平台。提出了在Windows XP环境下利用Visual C++和OpenGL建立一个具有Parasolid数据读写、可视化、屏幕拾取、测量等功能的Parasolid应用平台的开发方法,并完成了相应软件系统。应用实例表明,该平台具有实用性。

Parasolid数据的STL变换研究

为满足CAD软件与快速成形领域的数据交换需要,提出了一种Parasolid数据的STL变换方法。利用Parasolid建模核心的PK-TOPOL-facet()函数将Parasolid模型按STL文件规则进行三角网格化,通过返回的拓扑信息构建三角面片与它的顶点和法向量的拓扑关系,并由此生成了STL文件。应用实例和Solidworks软件诊断表明,采用该方法可以将Parasolid文件变换为STL文件,生成的STL模型中无错误面和缝隙存在。

基于Pro/E的五轴激光切割轨迹生成

为满足五轴激光切割的需要,探讨一种利用Pro/E软件生成五轴激光数控切割轨迹的方法。通过对被切割零件模型进行预处理,生成一个补偿激光束半径的激光切割轨迹生成曲线,然后采用"轨迹铣削"加工方式中的"垂直于零件"功能,生成了能够保证激光束始终垂直于被切割零件表面的五轴激光数控切割轨迹。

复合快速成形中基于STL模型的分层研究

研究了面向分层实体制造与数控铣削复合成形的基于STL模型的三维层生成算法。利用凹边在上下两个方向上的可见性确定分层位置,通过切割平面与各三角面片求交实现STL模型的分割,并把分割面三角网格化生成封闭的三维层。分层的结果可满足复合快速成形工艺要求。

纤维缠绕储氢气瓶逐层更新建模方法与性能评估

本文提出了一种基于三维激光扫描系统与ABAQUS二次开发的纤维缠绕储氢气瓶逐层更新建模方法。通过Python语言编写建模程序,将三维扫描仪获得的几何数据通过非均匀有理B样条进行拟合,结合缠绕软件生成的缠绕角度,导入ABAQUS中生成有限元模型。采用Hashin准则进行失效分析,通过水压爆破试验结果与之对比,验证有限元模型的准确性,并探究纤维缠绕储氢气瓶的失效机理。结果表明,使用逐层更新建模方法建立的有限元模型爆压预测的爆压及应变响应与试验结果的误差在5%以内,且预测的爆破位置及失效模式与试验结果一致。

碳纤维缠绕工艺起毛影响因素研究

为了减少碳纤维复合材料在缠绕过程中由于纤维与缠绕设备之间的摩擦产生断丝起毛问题,从纤维本身和缠绕设备两方面对其展开研究。首先结合扫描电子显微镜与原子力显微镜观察纤维表面形貌,在微观层面分析起毛原因;设计了一款碳纤维起毛量测试装置用来测量不同工艺条件下纤维起毛量的变化,进而选取出最优缠绕工艺条件。同时将优化后的工艺条件应用于试验样件的缠绕,显著减少了碳纤维缠绕过程中纤维起毛的现象,提升了试验样件的力学性能。

重载机器人横梁结构静动态特性分析与优化

为了探究并改善重载桁架机器人横梁结构在承受极限负载压力下的静动态特性,利用有限元方法分析该结构的静动态特性并进行结构优化.静态分析结果表明,横梁结构在承受极限负载17800 N的压力下,横梁结构在Y方向上的最大变形量为0.470 mm.动态分析结果表明,横梁结构的前6阶固有频率为47~134 Hz.谐响应分析结果显示了前3阶固有频率对结构的影响.优化结果表明,在中心复合设计(CCD)与最佳填充空间设计(OSF)2种不同实验设计方法下,OSF实验设计方法具有更好的优化效果.OSF实验设计优化后,横梁结构的质量降低了1.47%,总变形量降低了18.41%,频率降低了13.48%.

基于体素的汽车装配体漏水缝隙识别与可视化

为了在新车型设计阶段发现漏水问题,提出基于体素的汽车装配体潜在漏水缝隙的识别与可视化方法.在汽车装配体模型体素化的基础上,通过定义相邻零件之间的缝隙体素,重构三角网格曲面并提取零件的边界边,以确定表达漏水部位的边界体素;基于所提出的映射点生成算法计算缝隙间距并构建缝隙曲面;通过由弦高误差控制的自适应细分方法降低缝隙曲面边界到零件曲面的误差,利用彩色云图进行可视化显示.该方法能够精确识别汽车的全部潜在漏水部位,并可以直观显示漏水部位的缝隙大小,以快速验证水密性设计的合理性,避免出现先天设计缺陷而造成声誉与经济损失.该方法还可以应用于航空航天、造船、化工等行业的大型复杂产品设计.

基于多尺度的固体火箭发动机复合材料壳体及其缠绕纤维强度精确预示

针对纤维缠绕成型过程中存在纤维交叉起伏结构,导致纵向缠绕层纤维发挥强度不理想问题。构建了考虑复合材料多尺度结构特征的宏-细-微观跨尺度模型,开展了基于纤维细观尺度的渐进损伤实效行为研究,实现了结构失效状态及强度折减系数在不同尺度间的传递,最终预示了纤维缠绕壳体损伤失效。制备了直径300 mm的纤维缠绕壳体并开展水压打爆测试,测试结果表明,该跨尺度方法预测爆压值与实验测试值误差为1.4%,且所得整体应力分布较传统层合建模方法和实验值更为吻合。该分析方法可以为纤维缠绕复合材料壳体精细化设计分析提供参考价值,提升了纤维缠绕复合材料壳体工艺-设计一体化技术应用水平。

基于STL模型的五轴激光切割轨迹生成

提出一种基于切口特征自动识别的五轴三维激光切割轨迹自动生成方法。采用STL模型,通过切口特征自动识别实现了切口特征的自动选取,并通过对切口边环的偏置实现了激光束半径补偿;利用切口边环的离散点确定了激光束入射点位置,并利用激光束入射点所在三角面片的法向量确定了激光头姿态;算法应用实例表明,该方法能够实现切口特征的自动选取和激光束半径补偿,并能保证激光头始终与工件表面保持垂直,软件系统运行稳定可靠。

基于STL模型的五轴激光切割干涉检查与修正

提出了一种在五轴激光切割中激光头与工件干涉检查并对激光头姿态进行修正的方法。采用STL模型对激光头进行模型化,并将其分为凸型和凹型两种类型;利用工件STL模型的离散点与激光头各三角面片法向量位置关系找出干涉区域;给出了通过旋转激光头来消除干涉并利用一系列切平面切割激光头来计算临界旋转角的方法;采用VC++和OpenGL完成了算法的系统实现。算法应用实例表明,该方法能够很好地检查出激光头和工件的干涉区域,并能够修正激光头的姿态以避免干涉,整个检查与修正过程稳定可靠。