物理變形重構模型的裝配仿真探討

李玉丹，王松濤

物理變形重構模型的裝配仿真探討

李玉丹1，王松濤2

（1.鄭州城市職業學院，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，在物理變形重構模型建構中，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樣條曲線重構已經變形的裝配仿真模型。基于此，文章以某種型號的機身側壁版裝配仿真構建為例，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；裝配；仿真

1　淺析物理變形重構模型的裝配仿真技術

（1）重新建構裝配仿真模型，并且科學的規劃產品裝配過程中所需要的空間姿態。物理變形重構模型是由點構成的，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律，，當這些構成的點發生變化時，能夠將整個面的變化呈現出來，，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，容易實現整個操作系統的信息交換。另外，物理變形重構模型的裝配仿真，不僅僅需要考慮到所使用過的工具、工裝、人員運動、輔助設備等對制作質量的影響，還要充分考慮產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，并且對產品設計、資源設計以及裝配工藝等進行與時俱進的優化及完善。總之，通過一系列的重構與仿真，使得所設計制作的空間形態與實際鏟平規劃相契合，全面的提升我國無人機的戰斗力。

（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，完成物理變形重構模型的裝配仿真，需要做好以下4點：①數據準備。在構建新的物理變形模型之前，需要建立強大的基礎數據儲備體系，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據重組，將必要的工藝信息引入到產品的工藝模型之中，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，需要根據產品制造需要，創建良好的裝配仿真環境，總之，做好一切事前準備工作。②設計或者安排裝配流程。根據產品工藝制造的實際需要，科學合理地設計出裝配仿真工藝流程，旨在為產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量。③控制整個裝配仿真質量。根據整個裝配仿真流程，工藝操作人員認真完成裝配仿真任務，并且設置專業的動態質量監測部門，對操作工序、裝配路徑、裝配空間等等進行質量驗證，裝配仿真工作完成之后，還要再次進行審驗，及時地發現可能存在的安全隱患，及時地進行調整或者修改，保證產品的正常使用，且延長產品的使用壽命。④輸出裝配仿真結果。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、詳細的裝配仿真結果輸出，并且在裝配仿真中需要增添適當的修飾，形成良好的分析報告或者視頻文件，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，將重構與仿真的風險降到最低，才能有效提升我國無人機戰斗力。

2　實例分析、歸納、總結

我們以某型號的機身側壁版裝配仿真構建為例，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。

某型號的機身側壁版裝配仿真采用數字化的柔性工裝，而且側壁版往往通過工藝接頭實現與工裝的連接，并且利用數控程序的驅動作用，對側壁版進行精確的定位，在這里我們只對側壁版自重作用下所產生的變形情況進行分析，不考慮側壁版在運動狀態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的科學應用，對裝配仿真制造質量影響較小）。某型號的機身側壁版裝配仿真的側壁版是由長桁、蒙皮、工藝接頭、加強框等構成，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構鋼資料，且由于機身的側壁版重量比較大，且跨距也比較大，在側壁版自身的重力作用下，側壁版必然會產生一定量的變形，另外，在重力作用下，側壁版會隨著壁板的運動狀態變化而變化，并且所產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，某型號的機身側壁版裝配仿真的側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，邀請專業人士分析有限元受力及變形結果，有效地提取型值點變形后的坐標值，按照裝配仿真設計流程圖，進行模型重構，建立完善后的（變形后）裝配仿真模型。另外，在機身的側壁版裝配中，與保證與設計相符，前后按照相同的流程和裝配路徑來實現，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　結語

總而言之，物理變形重構模型的裝配仿真是一個復雜且嚴格要求的工作項目，對技術的操作技能和綜合素質的要求比較高，且變形在飛機側壁版設計制造過程中是十分常見的問題，需要不斷強化相關工作人員的綜合素質，全面優化裝配仿真質量。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.支持薄壁結構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.復雜機電產品中的柔性線纜裝配過程仿真技術［J］.計算機輔助設計與圖形學學報，2012，24（6）：822-831.

［4］趙柏萱，寧汝新，劉檢華，等.虛擬環境下的管路布局與裝配仿真系統關鍵技術［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。