CN112364402B - 一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及复合材料自动化制造技术领域，公开了一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，在保证生成的网格型面符合零件铺叠型面以及压辊行走在型面上不会产生碰撞的情况下，尽可能的简化会产生坏网格的铺放型面的几何结构，解决了产生坏网格的铺放型面的几何结构无法用于铺放仿真的问题，克服了现有网格生成软件功能的不足，可有效提高铺放仿真台阶曲面网格生成效率，有利于各铺层路径规划。

Description

一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法
技术领域
本申请涉及复合材料自动化制造技术领域，具体涉及一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法。
背景技术
台阶曲面网格成型参考面是复材构件铺放仿真的基础，对于曲面不平整、带台阶的，台阶一般带圆角，曲面网格坏网格质量概率增大，从而导致曲面网格不能使用，后续程序编制及仿真工作无法开展。如何生成合格高质量的网格，提取规则的台阶型面十分重要，因此需要对台阶特征实体进行优化设计，重新创建即保存原特征台阶形貌，又有利于后期网格生成的实体，否则，没有合格的网格，铺放程序编制及仿真无从谈起。
如果只提取原特征形貌，在台阶周围会形成不合格网格，需花费大量时间精力进行调整、修剪、合并网格，调整网格尺寸，由于网格生成软件的修剪、合并、平移调整功能较弱，有个别网格因台阶特征特殊，无法调整到合格网格，导致整个网格面不可使用。因此，如何快速高效率的制作出符合自动铺放仿真台阶曲面网格型面，是实现自动铺放程序编制、复材零件自动化制造迫切需要解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，本申请特别提出了一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，在保证生成的网格型面符合零件铺叠型面，压辊行走在型面上不会产生碰撞的情况下，尽可能的简化会产生坏网格的铺放型面的几何结构，解决了产生坏网格的铺放型面的几何结构无法用于铺放仿真的问题，可有效提高铺放仿真台阶曲面网格生成效率，有利于各铺层路径规划。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，具体包括以下步骤：
S1.原台阶倒角修正，重新创建台阶无圆角、无孔的实体；
S2.主零件曲面型面加厚，创建实体；
S3.与台阶布尔加，共同组建一个新的实体；
S4.提取新实体型面；
S5.进入网格分析工作台，进行网格生成及质量分析；
S6.导出网格文件，转换成铺放软件可读取的文件格式，完成铺放仿真台阶曲面的生成。
优选地，所述步骤S1中，首先在机身壁板工装上提取曲面型面，使用增厚命令生成实体，然后将各个特征结构轮廓线提取修正，去除孔结构、倒圆角特征结构，在CatiaV5零件设计模块增厚命令生成2.5mm、3.5mm的实体台阶。
优选地，所述步骤S2中，在步骤S1的基础上，对增厚的实体台阶使用倒斜角命令倒45°斜角，从而得到规则的特征结构台阶斜角。
优选地，所述步骤S3中，对于步骤S1新创建的葫芦台阶、四边形台阶以及六边形台阶实体，使用布尔加命令将各个特征实体结构与曲面增厚实体组合成一个全新实体。
优选地，所述步骤S4中，提取步骤S3组合后的新实体型面，完成机身壁板带台阶铺放型面提取。
优选地，所述步骤S5中，在CatiaV5分析与仿真中的高级网格工具模块进行网格质量编辑和修正，修剪、合并或者调整网格尺寸重新生成，将网格调整至合格状态。
优选地，所述步骤S6中，将网格文件转换为STL文件格式并导入铺放软件中进行铺丝轨迹规划。
本申请的有益效果：
本申请在保证生成的网格型面符合零件铺叠型面以及压辊行走在型面上不会产生碰撞的情况下，尽可能的简化会产生坏网格的铺放型面的几何结构，解决了产生坏网格的铺放型面的几何结构无法用于铺放仿真的问题，克服了现有网格生成软件功能的不足，可有效提高铺放仿真台阶曲面网格生成效率，有利于各铺层路径规划。
附图说明
本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本申请简化台阶实体结构示意图；
图2为不合格网格示意图；
图3为转化为合格网格示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
规则的长方体或正方体非常容易生成体网格，同样规则的二维型面几何图形很容易生成面网格，由于自动铺放是使用具有韧性的橡胶压辊压实碳纤维丝束或者料带，铺放型面不需要特别精确的网格，在保证生成的网格型面符合零件铺叠型面以及压辊行走在型面上不会产生碰撞的情况下，尽可能的简化会产生坏网格的铺放型面的几何结构。
因此，本实施例公开了一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，根据铺丝压辊行走型面的一般要求，倒角区域的几何结构，去除圆角、孔等不影响仿真的特征结构，简化为无圆角、无孔状态台阶几何图形，规避了细碎圆角、孔结构区域生成坏网格的问题，具体包括以下步骤：
S1.原台阶倒角修正，重新创建台阶无圆角、无孔的实体；
首先在机身壁板工装上提取曲面型面，使用增厚命令生成实体，然后将各个特征结构轮廓线提取修正，去除孔结构、倒圆角特征结构，在CatiaV5零件设计模块增厚命令生成2.5mm、3.5mm的实体台阶。
S2.主零件曲面型面加厚，创建实体；
在第一步的基础上，对增厚的实体台阶使用倒斜角命令倒45°斜角，从而得到规则的特征结构台阶斜角。本步骤简化了特征实体，去除了台阶圆角、孔结构，因此有利于网格生成时得到合格的网格。
S3.与台阶布尔加，共同组建一个新的实体；
对于步骤S1新创建的葫芦台阶、四边形台阶以及六边形台阶实体，使用布尔加命令将各个特征实体结构与曲面增厚实体组合成一个全新实体。
S4.提取实体型面；
提取步骤S3中组成形成的新实体型面，完成机身壁板带台阶铺放型面提取。
S5.进入网格分析工作台，进行网格生成及质量分析；
得到所要的机身壁板带台阶铺放型面后，铺丝软件需要将该铺放型面生成三角形单元的面网格，由于铺放型面是一个变曲率面，生成网格后，容易形成如说明书附图2所示黑色标记区域的质量很差的网格，如果存在该种网格那么该铺放型面是不能使用的，铺丝软件无法进行铺层的轨迹规划和纤维丝束的生成。通过前面四个步骤，已经规避了大多数不合格网格，只有个位数的不合格网格，因此，此时只需在CatiaV5软件分析与仿真中的高级网格工具模块进行网格质量编辑和修正，修剪、合并或者调整网格尺寸重新生成，即可将网格调整至合格状态，通过网格生成及质量分析这一关键步骤后，带特征结构的曲面网格型面就达到了使用状态。
S6.导出网格文件，转换成铺放软件可读取的文件格式，完成铺放仿真台阶曲面的生成。
铺丝铺放型面网格质量调整工作完成后，将网格文件转换为STL文件格式，然后将其导入铺放软件中进行铺丝轨迹规划工作，即完成了铺放仿真台阶曲面网格快速生成。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.原台阶倒角修正，重新创建台阶无圆角、无孔的实体；
S2.主零件曲面型面加厚，创建实体；
S3.与台阶布尔加，共同组建一个新的实体；
S4.提取新实体型面；
S5.进入网格分析工作台，进行网格生成及质量分析；
S6.导出网格文件，转换成铺放软件可读取的文件格式，完成铺放仿真台阶曲面的生成；
所述步骤S1中，首先在机身壁板工装上提取曲面型面，使用增厚命令生成实体，然后将各个特征结构轮廓线提取修正，去除孔结构、倒圆角特征结构，在CatiaV5零件设计模块增厚命令生成2.5mm、3.5mm的实体台阶；
所述步骤S2中，在步骤S1的基础上，对增厚的实体台阶使用倒斜角命令倒45°斜角，从而得到规则的特征结构台阶斜角。
2.根据权利要求1所述的一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，其特征在于：所述步骤S3中，对于步骤S1新创建的葫芦台阶、四边形台阶以及六边形台阶实体，使用布尔加命令将各个特征实体结构与曲面增厚实体组合成一个全新实体。
3.根据权利要求1所述的一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，其特征在于：所述步骤S4中，提取步骤S3组合后的新实体型面，完成机身壁板带台阶铺放型面提取。
4.根据权利要求1所述的一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，其特征在于：所述步骤S5中，在CatiaV5分析与仿真中的高级网格工具模块进行网格质量编辑和修正，修剪、合并或者调整网格尺寸重新生成，将网格调整至合格状态。
5.根据权利要求1所述的一种用于铺放仿真台阶曲面网格快速生成方法，其特征在于：所述步骤S6中，将网格文件转换为STL文件格式并导入铺放软件中进行铺丝轨迹规划。
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