CN105302989A - 一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，通过构造叶片叶身外形和内形的3D模型，然后在内形叶身中空范围内构造光滑的加强筋实体，最后布尔差运算获得最终空心叶片。该方法解决了现有桁架式空心叶片设计中加强筋桁架位置和形状计算误差较大、计算复杂繁琐、不能保证加强筋从顶截面到底截面平滑过渡、前缘和尾缘两端向加强筋桁架平滑过渡等问题，通过使用此方法，可以在较低的计算机硬件条件下，得到加强筋桁架较精确的布局。而且本方法对三维软件的平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行桁架式空心叶片设计。

Description

一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法

技术领域

本发明涉及叶片设计技术领域，具体为一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法。

背景技术

桁架式空心叶片主要用于宽弦空心叶片，具有增加压气机喘振裕度、抗外物损伤、提高发动机推力、减少叶片数和减轻重量等优点。在空心叶片结构设计中，内腔的结构形式和大小以及内部加强芯板的布局，对于空心叶片的结构性能具有重要的影响。桁架式空心叶片设计过程非常复杂，加强筋处于叶身的中空区域，上端、底端、前缘、尾缘必须和叶身融为一体，其他部分的形状则要随弯扭的外形叶身自由曲面变化，导致加强筋桁架的布局需要的复杂计算推导和高难度的建模。因此，如何精确的建立加强筋在外形叶身内腔中的布局是桁架式空心叶片设计中的难点。

目前现有的设计方法是利用B样条曲线的方法，根据半波个数将叶盆叶背分成n段，并根据焊接参数计算出每段曲线中，每个加强筋焊接段在叶盆叶背线上的起始和结束位置参数，使用B样条连接这些数据点得到加强筋桁架的中心线，再将加强筋桁架的中心线依据每个焊接段的开始和结束位置分段，分段分别往叶盆叶背侧做等距偏置线，用直线连接两条偏置线对应的端点，用直线连接相邻的两个波峰段中起点和终点，生成的截面肋板环线。这种方法的局限性是：使用B样条曲线和B样条等距曲线不能精确得到加强筋桁架的焊接位置和形状，而且计算复杂繁琐；没有保证加强筋从顶截面到底截面的平滑过渡、前缘和尾缘两端向加强筋桁架的平滑过渡。

发明内容

为解决现有桁架式空心叶片设计中加强筋桁架位置和形状计算误差较大、计算复杂繁琐、不能保证加强筋从顶截面到底截面平滑过渡、前缘和尾缘两端向加强筋桁架平滑过渡等问题，本发明提出了一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其通过构造叶片叶身外形和内形的3D模型，然后在内形叶身中空范围内构造光滑的加强筋实体，最后布尔差运算获得最终空心叶片。

本发明的技术方案为：

所述一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立叶身外形3D模型，将叶身外形截面线划分为叶身外形前缘、叶身外形叶背线、叶身外形叶盆线和叶身外形尾缘；取叶身空腔顶部对应的叶身外形截面线K1、处于叶身空腔范围内的叶身外形截面线、叶身空腔底部对应的叶身外形截面线KN依次共同组成N条叶身空腔区域的叶身外形截面线Ki，i＝1，2，…，N；

步骤2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线：

将叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线分别向内等距偏置Ti，得到叶身内形叶背线和叶身内形叶盆线，Ti是叶身外形截面线与叶身内形截面线之间的壁厚值；

由叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线依据管道法创建中弧线，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线和中弧叶盆偏置线，t1为加强筋焊接处壁厚；

中弧叶盆偏置线与叶身外形前缘交于点A，与叶身内形叶盆线交于点B和C，与叶身外形尾缘交于点D；中弧叶背偏置线与叶身外形前缘交于点E，与叶身内形叶背线交于点F和G，与叶身外形尾缘交于点H；

得到的叶身内形截面线由叶身外形尾缘HD、中弧叶盆偏置线DC、叶身内形叶盆线CB、中弧叶盆偏置线BA、叶身外形前缘AE、中弧叶背偏置线EF、叶身内形叶背线FG、中弧叶背偏置线GH依次相连组成；

对于叶身外形截面线K1和KN，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线：

由叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线依据管道法创建中弧线，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线和中弧叶盆偏置线；中弧叶背偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点L和M，中弧叶盆偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点P和Q；

得到的叶身内形截面线由中弧叶背偏置线LM、叶身外形前缘MQ、中弧叶盆偏置线QP、叶身外形尾缘PL依次相连组成；

步骤3：对步骤2得到的叶身内形截面线通过实体造型构造叶身内形实体；

步骤4：构造加强筋桁架实体：

步骤4.1：根据加强筋桁架非焊接弧长S’、加强筋桁架焊接弧长S以及加强筋桁架数目，计算加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长；

步骤4.2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的叶身内形截面线，采用以下方法建立加强筋桁架中心线：

步骤4.2.1：根据步骤4.1得到的加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长，以及叶身内形叶盆线CB弧长和叶身内形叶背线FG弧长，计算得到加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长；

步骤4.2.2：根据叶身内形叶盆线CB的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；根据叶身内形叶背线FG的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；

步骤4.2.3：根据加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶盆侧的其余中心点坐标；根据加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶背侧的其余中心点坐标；

步骤4.2.4：按照加强筋桁架的结构要求将加强筋桁架在叶盆、叶背侧的中心点依次相连，得到加强筋桁架中心线；

步骤4.3：将加强筋桁架中心线按照加强筋桁架壁厚扩展，得到加强筋截面线；

步骤4.4：利用叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的加强筋截面线通过实体造型构造加强筋实体；

步骤5：将加强筋实体和叶身内形实体作布尔差运算，得到空心实体；将空心实体和叶身外形实体作布尔差运算，得到空心叶片模型。

进一步的优选方案，所述一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：步骤4.3中，对于加强筋桁架中心线中的焊接中心线段，向叶身内侧偏置等距偏置t1，以得到的偏置线与相应的加强筋桁架中心线作为对应加强筋截面线的两侧边；对于加强筋桁架中心线中的非焊接中心线段，采用加强筋桁架中心线分别绕线段两端点旋转的方式得到对应加强筋截面线的两侧边，旋转角度为

$\mathrm{\α}=\arcsin \left(\frac{t2}{N}\right)$

其中N为对应加强筋桁架中心线段的长度，t2为对应位置加强筋桁架的壁厚。

进一步的优选方案，所述一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：步骤1中，根据空腔区域与叶身外形顶截面的距离D1，截取距离叶身外形顶截面D1的叶身外形截面线为K1，根据空腔区域与叶身外形底截面的距离D2，截取距离叶身外形底截面D2的叶身外形截面线为KN。

有益效果

本发明提出了完整的具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，通过使用此方法，可以在较低的计算机硬件条件下，得到加强筋桁架较精确的布局。本方法对三维软件的平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行桁架式空心叶片设计。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是某型号空心叶片模型；

图2是外形叶身截面图；

图中，1-叶身外形前缘；2-叶身外形叶背；3-叶身外形叶盆；4-叶身外形尾缘；

图3外形叶身整体主视图；

图中，D1-空腔区域距离叶身外形顶截面的距离；D2-空腔区域距离叶身外形底截面的距离；H0-叶身外形高度；H-叶身内形高度；

图4是叶身内形范围内的叶身外形截面线；

图中，K1-叶身内形第一个截面线；K2-叶身内形第二个截面线；KN-1-叶身内形第N-1个截面线；KN-叶身内形第N个截面线；

图5是空腔正常区域某一截面线；

图中，Ti-叶身外形截面线和叶身内形截面线之间的壁厚；

图6是内形未修剪的截面线；

图7是图6中前缘位置U处的局部放大图；

图8是图6中尾缘位置V处的局部放大图；

图中，5-叶身外形叶盆线；6-中弧叶盆偏置线；7-叶身内形叶盆线；8-中弧线；9-中弧叶背偏置线；10-叶身内形叶背线；11-叶身外形叶背线；A、B、C、D-中弧叶盆偏置线与叶身外形前缘、叶身内形叶盆线、尾缘从左向右依次相较交的点；E、F、G、H-中弧叶背偏置线与叶身外形前缘、叶身内形叶背线、尾缘从左向右依次相较交的点；

图9是内形叶身正常区域的截面线；

图中，12-叶身外形尾缘HD；13-中弧叶背偏置线GH；14-中弧叶盆偏置线DC；15-叶身内形叶背线；16-叶身内形叶盆线CB；17-中弧叶背偏置线EF；18-中弧叶盆偏置线BA；19-叶身外形前缘AE；

图10是内形过渡区域截面图；

图中，20-叶身外形叶盆线；21-叶身内形叶盆线；22-叶身内形叶背线；23-叶身外形叶背线；

图11是叶身内形实体；

图12是空心叶片正常区域某一截面；

图中，S1-叶身内形叶背FG弧长；S2-叶身内形叶盆CB弧长；S3-加强筋桁架的叶盆侧弧长；S4-加强筋桁架的叶背侧弧长；P1、P2为加强筋桁架在叶背侧的中心点起点和中心点终点；P3、P4为加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点和中心点终点

图13是图12中加强筋桁架W处的局部放大图；

图中，S-加强筋桁架焊接弧长；S’-加强筋桁架非焊接弧长；t2-加强筋桁架非焊接壁厚；t1-加强筋焊接壁厚

图14是修剪后的加强筋截面曲线；

图15是加强筋实体；

图16是空心实体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例为某型号具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片的建模方法，图中所示是以S型加强筋桁架个数6为例。

本实施例在UGNX软件环境下运行，通过构造叶片3D模型，划分出内形叶身，然后在内形叶身范围内构造加强筋实体，最后布尔差运算获得最终空心叶片。

具体步骤为：

步骤1：建立叶身外形3D模型，如图1所示，可以根据气动数据构造截面样条曲线，通过UGNX软件构造叶身外形3D模型；也可直接接收其他已有叶身外形3D模型。

由于外形叶身3D模型中截面线是一整条曲线，而加强筋桁架的创建是以叶盆、叶背、前缘、尾缘为基准，同时也是为了避免各截面线构成曲面时，叶盆、叶背、前缘、尾缘区域不对应发生扭曲现象，将叶身外形截面线划分为叶身外形前缘1、叶身外形叶背线2、叶身外形叶盆线3和叶身外形尾缘4四部分，如图2所示。

对空腔区域纵向划分：叶身空腔为中空区域，沿积叠轴(固定为Z轴)指定中空范围，依据指定参数将叶身外形划分为五部分：叶身外形上端、空腔区域(上过渡区、中间正常区、下过渡区)、叶身外形下端。

空腔区域与叶身外形顶截面的距离为D1，空腔区域与叶身外形底截面的距离为D2，如图3所示，并且由已知的外形叶身高度H0，可知空腔区域的范围即高度H

H＝H0-D1-D2

将以上得到的空腔区域划分为三部分：上过渡区、中间正常区、下过渡区。如图4所示，在空腔区域范围内有N-2根外形叶身截面线K2，…，K(N-1)，并根据空腔区域与叶身外形顶截面的距离D1，截取距离叶身外形顶截面D1的叶身外形截面线为K1，根据空腔区域与叶身外形底截面的距离D2，截取距离叶身外形底截面D2的叶身外形截面线为KN，共计得到N条叶身空腔区域的叶身外形截面线Ki，i＝1，2，…，N。K1与K2之间为上过渡区，K2到K(N-1)的截面线之间为正常区，K(N-1)到KN为下过渡区。

步骤2：在中间正常区域，通过往外形叶身内侧做外形截面线叶盆叶背的等距线，距离为壁厚值，可以实现指定中间正常区域外形截面线和内形截面线之间壁厚值。但外形叶盆叶背的等距线可能会出现相交，且相交点不确定，所以不能准确的保证前缘和尾缘处的壁厚值。而中弧线具有关于叶盆线、叶背线对称不会产生相交的特点，所以先构造关于外形叶盆线、叶背线的中弧线，然后往叶身外形外侧做中弧线的等距线，距离为加强筋焊接厚度值，再在内形叶盆叶背的两端采用中弧线的等距线。

而在上下过渡区域，为了使加强筋与上过渡区、下过渡区的叶身实体合理的融合，如果采用叶身内形叶盆叶背曲线的等距线，也会出现相交点不确定的问题，不能准确的保证前缘和尾缘处的壁厚值。中弧线具有关于叶盆线、叶背线对称的特点，可以很好的解决上述问题。先构造关于外形叶盆线、叶背线的中弧线，然后往叶身外形外侧做中弧线的等距线，距离为加强筋焊接厚度值。

具体为：

对于正常区域的叶身外形截面线K2至K(N-1)，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线，如图5至图9所示：

将叶身外形叶背线11和叶身外形叶盆线5分别向内等距偏置Ti，得到叶身内形叶背线10和叶身内形叶盆线7，Ti是叶身外形截面线与叶身内形截面线之间的壁厚值；

由叶身外形叶背线11和叶身外形叶盆线5依据管道法创建中弧线8，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线9和中弧叶盆偏置线6，t1为加强筋焊接处壁厚；

中弧叶盆偏置线6与叶身外形前缘交于点A，与叶身内形叶盆线7交于点B和C，与叶身外形尾缘交于点D；中弧叶背偏置线9与叶身外形前缘交于点E，与叶身内形叶背线10交于点F和G，与叶身外形尾缘交于点H；

得到的叶身内形截面线由叶身外形尾缘HD、中弧叶盆偏置线DC、叶身内形叶盆线CB、中弧叶盆偏置线BA、叶身外形前缘AE、中弧叶背偏置线EF、叶身内形叶背线FG、中弧叶背偏置线GH依次相连组成。

对于上下过渡区域的叶身外形截面线K1和KN，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线：

如图10所示，由叶身外形叶背线23和叶身外形叶盆线20依据管道法创建中弧线，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线和中弧叶盆偏置线；中弧叶背偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点L和M，中弧叶盆偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点P和Q；

得到的叶身内形截面线由中弧叶背偏置线LM、叶身外形前缘MQ、中弧叶盆偏置线QP、叶身外形尾缘PL依次相连组成。

步骤3：对步骤2得到的叶身内形截面线通过实体造型构造叶身内形实体，如图11所示。

步骤4：构造加强筋桁架实体：

步骤4.1：根据加强筋桁架非焊接弧长S’、加强筋桁架焊接弧长S以及加强筋桁架数目，计算加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长；

步骤4.2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的叶身内形截面线，采用以下方法建立加强筋桁架中心线：

步骤4.2.1：根据步骤4.1得到的加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长，以及叶身内形叶盆线CB弧长和叶身内形叶背线FG弧长，计算得到加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长；

步骤4.2.2：根据叶身内形叶盆线CB的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；根据叶身内形叶背线FG的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；

步骤4.2.3：根据加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶盆侧的其余中心点坐标；根据加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶背侧的其余中心点坐标；

步骤4.2.4：按照加强筋桁架的结构要求将加强筋桁架在叶盆、叶背侧的中心点依次相连，得到加强筋桁架中心线；

步骤4.3：将加强筋桁架中心线按照加强筋桁架壁厚扩展，得到加强筋截面线；

步骤4.4：利用叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的加强筋截面线通过实体造型构造加强筋实体；

本实施例以加强筋桁架的起始焊接边和终止焊接边分布同一侧，且在叶盆侧为例，如图12和图13所示。

步骤4.1：根据加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，以及加强筋桁架数目n，计算加强筋桁架在叶盆侧弧长S3和在叶背侧弧长S4；

$S3=S^{\′}\×\frac{(n+1)}{2}+S\×\frac{(n-1)}{2}$

$S4=S^{\′}\×\frac{(n-1)}{2}+S\×\frac{(n+1)}{2}$

步骤4.2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的叶身内形截面线，采用以下方法建立加强筋桁架中心线：

步骤4.2.1：根据步骤4.1得到的加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长，以及叶身内形叶盆线CB弧长S2和叶身内形叶背线FG弧长S1，计算得到加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长；

加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长L为：

$L=\frac{S2}{2}-\frac{S3}{2}$

加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长L'为：

$L^{\′}=\frac{S1}{2}-\frac{S4}{2}$

步骤4.2.2：根据叶身内形叶盆线CB的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长L，得到加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点P4坐标和中心点终点P3坐标；

根据叶身内形叶背线FG的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长L'，得到加强筋桁架在叶背侧的中心点起点P1坐标和中心点终点P2坐标；

步骤4.2.3：根据加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶盆侧的其余中心点坐标；例如，在叶盆侧，以起始点P4为起点，非焊接弧长S’为间距弧长，得到下一个桁架中心点坐标；从得到的桁架中心点起，焊接弧长S为间距弧长，得到再下一个桁架中心点坐标，依次计算直至叶盆侧桁架中心点终点P3，得到叶盆侧全部桁架中心点坐标；

根据加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶背侧的其余中心点坐标；例如，在叶背侧，以起始点P1为起点，焊接弧长S为间距弧长，得到下一个桁架中心点坐标；从得到的桁架中心点起，非焊接弧长S’为间距弧长，得到再下一个桁架中心点坐标，依次计算直至叶背侧桁架中心点终点P2，得到叶背侧全部桁架中心点坐标；

步骤4.2.4：按照加强筋桁架的结构要求将加强筋桁架在叶盆、叶背侧的中心点依次相连，得到加强筋桁架中心线；

本实施例中加强筋桁架呈S分布，叶盆侧起始点P4与对应的叶背侧起始点P1连成直线段，依次将其余相对应的点连成直线，为桁架中心线；

步骤4.3：将加强筋桁架中心线按照加强筋桁架壁厚扩展，得到加强筋截面线，如图14所示；

本实施例中，为了更精确的确定加强筋桁架，采用以下方法得到加强筋截面线：

对于加强筋桁架中心线中的焊接中心线段，向叶身内侧偏置等距偏置t1，以得到的偏置线与相应的加强筋桁架中心线作为对应加强筋截面线的两侧边；

对于加强筋桁架中心线中的非焊接中心线段，如P1P4，采用加强筋桁架中心线分别绕线段两端点P1和P4旋转的方式得到对应加强筋截面线的相互平行的两侧边，旋转角度为

$\mathrm{\α}=\arcsin \left(\frac{t2}{N}\right)$

其中N为对应加强筋桁架中心线段的长度，例如P1P4的线段长度，t2为对应位置加强筋桁架的壁厚。

步骤4.4：利用叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的加强筋截面线通过实体造型构造加强筋实体，如图15所示。

步骤5：将加强筋实体和叶身内形实体作布尔差运算，得到空心实体，如图16所示；将空心实体和叶身外形实体作布尔差运算，得到空心叶片模型。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立叶身外形3D模型，将叶身外形截面线划分为叶身外形前缘、叶身外形叶背线、叶身外形叶盆线和叶身外形尾缘；取叶身空腔顶部对应的叶身外形截面线K1、处于叶身空腔范围内的叶身外形截面线、叶身空腔底部对应的叶身外形截面线KN依次共同组成N条叶身空腔区域的叶身外形截面线Ki，i＝1，2，…，N；

步骤2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线：

将叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线分别向内等距偏置Ti，得到叶身内形叶背线和叶身内形叶盆线，Ti是叶身外形截面线与叶身内形截面线之间的壁厚值；

由叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线依据管道法创建中弧线，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线和中弧叶盆偏置线，t1为加强筋焊接处壁厚；

中弧叶盆偏置线与叶身外形前缘交于点A，与叶身内形叶盆线交于点B和C，与叶身外形尾缘交于点D；中弧叶背偏置线与叶身外形前缘交于点E，与叶身内形叶背线交于点F和G，与叶身外形尾缘交于点H；

得到的叶身内形截面线由叶身外形尾缘HD、中弧叶盆偏置线DC、叶身内形叶盆线CB、中弧叶盆偏置线BA、叶身外形前缘AE、中弧叶背偏置线EF、叶身内形叶背线FG、中弧叶背偏置线GH依次相连组成；

对于叶身外形截面线K1和KN，采用以下方法构造对应的叶身内形截面线：

由叶身外形叶背线和叶身外形叶盆线依据管道法创建中弧线，将中弧线向两侧等距偏置t1/2，得到中弧叶背偏置线和中弧叶盆偏置线；中弧叶背偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点L和M，中弧叶盆偏置线与叶身外形尾缘以及叶身外形前缘交于点P和Q；

得到的叶身内形截面线由中弧叶背偏置线LM、叶身外形前缘MQ、中弧叶盆偏置线QP、叶身外形尾缘PL依次相连组成；

步骤3：对步骤2得到的叶身内形截面线通过实体造型构造叶身内形实体；

步骤4：构造加强筋桁架实体：

步骤4.1：根据加强筋桁架非焊接弧长S’、加强筋桁架焊接弧长S以及加强筋桁架数目，计算加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长；

步骤4.2：对于叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的叶身内形截面线，采用以下方法建立加强筋桁架中心线：

步骤4.2.1：根据步骤4.1得到的加强筋桁架在叶盆侧弧长和在叶背侧弧长，以及叶身内形叶盆线CB弧长和叶身内形叶背线FG弧长，计算得到加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长；

步骤4.2.2：根据叶身内形叶盆线CB的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶盆侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；根据叶身内形叶背线FG的两端点坐标，以及加强筋桁架在叶背侧的起始段弧长和终止段弧长，得到加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标；

步骤4.2.3：根据加强筋桁架在叶盆侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶盆侧的其余中心点坐标；根据加强筋桁架在叶背侧的中心点起点坐标和中心点终点坐标，以及加强筋桁架非焊接弧长S’和加强筋桁架焊接弧长S，得到加强筋桁架在叶背侧的其余中心点坐标；

步骤4.2.4：按照加强筋桁架的结构要求将加强筋桁架在叶盆、叶背侧的中心点依次相连，得到加强筋桁架中心线；

步骤4.3：将加强筋桁架中心线按照加强筋桁架壁厚扩展，得到加强筋截面线；

步骤4.4：利用叶身外形截面线K2至K(N-1)对应的加强筋截面线通过实体造型构造加强筋实体；

步骤5：将加强筋实体和叶身内形实体作布尔差运算，得到空心实体；将空心实体和叶身外形实体作布尔差运算，得到空心叶片模型。

2.根据权利要求1所述一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：步骤4.3中，对于加强筋桁架中心线中的焊接中心线段，向叶身内侧偏置等距偏置t1，以得到的偏置线与相应的加强筋桁架中心线作为对应加强筋截面线的两侧边；对于加强筋桁架中心线中的非焊接中心线段，采用加强筋桁架中心线分别绕线段两端点旋转的方式得到对应加强筋截面线的两侧边，旋转角度为

$\mathrm{\α}=arcsin\left(\frac{t2}{N}\right)$

其中N为对应加强筋桁架中心线段的长度，t2为对应位置加强筋桁架的壁厚。

3.根据权利要求1所述一种具有桁架式内腔加强筋结构的空心叶片建模方法，其特征在于：步骤1中，根据空腔区域与叶身外形顶截面的距离D1，截取距离叶身外形顶截面D1的叶身外形截面线为K1，根据空腔区域与叶身外形底截面的距离D2，截取距离叶身外形底截面D2的叶身外形截面线为KN。