柔性管线数字化建模方法研究

柔性管线是复杂机电产品设计的基础,如何实现实时构建逼真的数字化模型是提高管线布线仿真效率和质量的关键,为此提出一种几何模型与物理模型完全匹配的柔性管线数字化建模方法。首先,将柔性管线离散化为一系列的管线段模型,每个管线段都建立刚性杆单元,管线段的中心创建集中质量单元,在相邻管线段之间的连接点处建立一种新型约束单元描述相邻连接点之间的相对位移量、弯曲角度量与扭转角度量,并建立其与柔性管线材料物理特性的关联关系,从而完成柔性管线的物理模型构建;其次,针对离散化的管线段物理模型,以“胶囊体”模型为几何单元进行一一映射,形成柔性管线的几何模型;最后,以某控制系统柔性线缆布线仿真为例,对提出的柔性管线数字化建模方法进行了验证,构建的柔性管线具有非常逼真的可视化效果,同时能够满足实时运动仿真需求。