物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真探討

李玉丹，王松濤

物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真探討

李玉丹1，王松濤2

（1.鄭州城市職業(yè)學院，河南 鄭州452370；2.施耐德電氣（中國）有限公司，北京100102）

物理變形重構(gòu)模型的裝配仿存在較為嚴重的裝配變形問題，在物理變形重構(gòu)模型建構(gòu)中，我們往往采用限元計算的方法，來衡量模型的重力變形情況，并且采用雙三次B樣條曲線重構(gòu)已經(jīng)變形的裝配仿真模型。基于此，文章以某種型號的機身側(cè)壁版裝配仿真構(gòu)建為例，證實這些方法的可行性和操作的安全性。

物理變形；模型重構(gòu)；裝配；仿真

1　淺析物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真技術(shù)

（1）重新建構(gòu)裝配仿真模型，并且科學的規(guī)劃產(chǎn)品裝配過程中所需要的空間姿態(tài)。物理變形重構(gòu)模型是由點構(gòu)成的，并且當匯聚的點眾多時或者達到一定程度時，而且其分布具有非常清晰的規(guī)律，，當這些構(gòu)成的點發(fā)生變化時，能夠?qū)⒄麄€面的變化呈現(xiàn)出來，，然后對模型的表面進行離散處理，并且將離散點進行型值點標記，隨后利用型值點的變化情況真實的反映出模型的變形情況，在設(shè)計方法的選取上，針對飛機，我們選用雙三次B樣條曲面插值，并且該方法的信息量較小，計算比較簡便，容易實現(xiàn)整個操作系統(tǒng)的信息交換。另外，物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真，不僅僅需要考慮到所使用過的工具、工裝、人員運動、輔助設(shè)備等對制作質(zhì)量的影響，還要充分考慮產(chǎn)品與資源的模型仿真契合度，在裝配仿真的過程中，做出相應的分析報告，并且對產(chǎn)品設(shè)計、資源設(shè)計以及裝配工藝等進行與時俱進的優(yōu)化及完善。總之，通過一系列的重構(gòu)與仿真，使得所設(shè)計制作的空間形態(tài)與實際鏟平規(guī)劃相契合，全面的提升我國無人機的戰(zhàn)斗力。

（2）利用有限元方法來衡量模型的重力變形情況。利用有限元方法來衡量模型的重力變形情況，完成物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真，需要做好以下4點：①數(shù)據(jù)準備。在構(gòu)建新的物理變形模型之前，需要建立強大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)儲備體系，以便支撐整個模型仿真工作的順利完成，而且工藝人員需要根據(jù)裝配層次，以及所需要隔離出來的工藝分里面進行集中化的數(shù)據(jù)重組，將必要的工藝信息引入到產(chǎn)品的工藝模型之中，促使其與裝配單元相對應。另外，建立變形后的裝配仿真模型之后，需要根據(jù)產(chǎn)品制造需要，創(chuàng)建良好的裝配仿真環(huán)境，總之，做好一切事前準備工作。②設(shè)計或者安排裝配流程。根據(jù)產(chǎn)品工藝制造的實際需要，科學合理地設(shè)計出裝配仿真工藝流程，旨在為產(chǎn)品工藝制造提供指導，與此同時，還要完成整個工藝流程順序的建立和完善，保證每一步流程均能保證制造質(zhì)量。③控制整個裝配仿真質(zhì)量。根據(jù)整個裝配仿真流程，工藝操作人員認真完成裝配仿真任務(wù)，并且設(shè)置專業(yè)的動態(tài)質(zhì)量監(jiān)測部門，對操作工序、裝配路徑、裝配空間等等進行質(zhì)量驗證，裝配仿真工作完成之后，還要再次進行審驗，及時地發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，及時地進行調(diào)整或者修改，保證產(chǎn)品的正常使用，且延長產(chǎn)品的使用壽命。④輸出裝配仿真結(jié)果。為了更加突出的顯示出裝配模型的需要解決的部位，需要將完整、詳細的裝配仿真結(jié)果輸出，并且在裝配仿真中需要增添適當?shù)男揎棧纬闪己玫姆治鰣蟾婊蛘咭曨l文件，為裝配仿真工作提供一定的借鑒。總之，利用有限元方法來衡量模型的重力變形情況，并且做好系列的準備工作，將重構(gòu)與仿真的風險降到最低，才能有效提升我國無人機戰(zhàn)斗力。

2　實例分析、歸納、總結(jié)

我們以某型號的機身側(cè)壁版裝配仿真構(gòu)建為例，并且在裝配模型完成之后，需要將物理變形實際情況融合到整個仿真過程中，與裝配采用同一操作流程，與裝配路徑的幾何模型進行對比性分析，驗證整個裝配仿真操作的可行性。

某型號的機身側(cè)壁版裝配仿真采用數(shù)字化的柔性工裝，而且側(cè)壁版往往通過工藝接頭實現(xiàn)與工裝的連接，并且利用數(shù)控程序的驅(qū)動作用，對側(cè)壁版進行精確的定位，在這里我們只對側(cè)壁版自重作用下所產(chǎn)生的變形情況進行分析，不考慮側(cè)壁版在運動狀態(tài)下受外在因素影響所引起的變形情況。另外，由于考慮工作量大小以及計算時間，本次研究重點研究機身下側(cè)壁版剛體變形（由于不會影響到整個物理變形模型裝配仿真技術(shù)的科學應用，對裝配仿真制造質(zhì)量影響較小）。某型號的機身側(cè)壁版裝配仿真的側(cè)壁版是由長桁、蒙皮、工藝接頭、加強框等構(gòu)成，其中長桁及蒙皮均為鋁合金材料，工藝接頭及加強框均為結(jié)構(gòu)鋼資料，且由于機身的側(cè)壁版重量比較大，且跨距也比較大，在側(cè)壁版自身的重力作用下，側(cè)壁版必然會產(chǎn)生一定量的變形，另外，在重力作用下，側(cè)壁版會隨著壁板的運動狀態(tài)變化而變化，并且所產(chǎn)生的變形會嚴重影響到裝配仿真的路徑選擇。因此，可見重力作用是導致物理變形的重要因素。

除此之外，某型號的機身側(cè)壁版裝配仿真的側(cè)壁版均進行了型值點標記，利用型值點的變化來反映整個側(cè)壁版表面受重力影響的程度，從而計算出物理變形程度，然后其工作人員利用ABAQUS對機身進行有限元受力及變形分析，邀請專業(yè)人士分析有限元受力及變形結(jié)果，有效地提取型值點變形后的坐標值，按照裝配仿真設(shè)計流程圖，進行模型重構(gòu)，建立完善后的（變形后）裝配仿真模型。另外，在機身的側(cè)壁版裝配中，與保證與設(shè)計相符，前后按照相同的流程和裝配路徑來實現(xiàn)，并且在裝配仿真的過程中，要充分的考慮重力作用等因素的影響。

3　結(jié)語

總而言之，物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真是一個復雜且嚴格要求的工作項目，對技術(shù)的操作技能和綜合素質(zhì)的要求比較高，且變形在飛機側(cè)壁版設(shè)計制造過程中是十分常見的問題，需要不斷強化相關(guān)工作人員的綜合素質(zhì)，全面優(yōu)化裝配仿真質(zhì)量。本次研究可能存在一定的片面性，但是不能忽視其研究價值，期望能夠產(chǎn)生一定的積極效用。

［1］徐婷，王仲奇，康永剛，等.基于物理變形重構(gòu)模型的裝配仿真［J］.機械制造，2013，51（7）：46-49.

［2］程奐翀，武殿梁，鮑勁松，等.支持薄壁結(jié)構(gòu)交互裝配變形仿真的力學模型研究［J］.機械工程學報，2013，49（9）：128-134.

［3］尚煒，寧汝新，劉檢華，等.復雜機電產(chǎn)品中的柔性線纜裝配過程仿真技術(shù)［J］.計算機輔助設(shè)計與圖形學學報，2012，24（6）：822-831.

［4］趙柏萱，寧汝新，劉檢華，等.虛擬環(huán)境下的管路布局與裝配仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)［J］.北京理工大學學報，2010，30（8）：895-900.

Assembly Simulation of Physical Deformation Reconstruction Model

LI Yu-dan1，WANG Song-tao2
（1.Zhengzhou City College，Zhengzhou，Henan 452370，China；2.Schneider Electric CO.，LTD，Beijing 100102，China）

There are serious assemb1y deformation prob1ems in assemb1y simu1ation of physica1 deformation reconstruction mode1，in construction of physica1 deformation reconstruction mode1，we often adopt the method of finite e1ement ca1cu1ation to measure the gravity deformation of mode1，and adopt doub1e three B sp1ine curves to reconstruct deformed assemb1y simu1ation mode1.Based on this，this artic1e takes assemb1y simu1ation construction of fuse1age side pane1 of a certain mode1 as examp1e to prove the feasibi1ity adn safety of these methods.

physica1 deformation；mode1 reconstruction；assemb1ing；simu1ation

TP391.7

A

2095-980X（2016）03-0072-02

2016-03-02

李玉丹（1982-），女，河南禹州人，碩士，主要從事教育工作。