【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属板材加工领域，更具体地，涉及一种将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法。
技术介绍
1、复杂金属板材零件往往需要经过多个冲压工序，才能获得理想的形状、尺寸和性能。作为板材冲压工艺分析的重要手段，有限元仿真能够帮助工程技术人员预测产品成形中可能出现的缺陷并进行工艺优化。在冲压全工序有限元仿真的修边计算环节，通常需要将修边线投影到工件网格模型后再与网格模型求交。但是，当模拟的修边方案为激光修边时，修边线的投影方向并不确定且理应随形变化，此时如果修边线与网格模型的形状差异较大、或者修边线与网格模型的距离较远，则很难确保将修边线成功投影到网格模型上，即使强制按照某一个方向获得了投影，投影结果与工程技术人员的预期也将存在较大差异。
2、在实际生产中，造成修边线不位于工件网格模型上的原因有很多。例如：工程技术人员设计修边线形状时无法准确预测零件回弹，选择的修边线位于某一个曲面上，而实际零件回弹后的形状与该曲面并不一致。专利cn106001933a公开了激光切割修边线的优化方法，该方法在修边模拟的同时进行回弹计算，专利cn101482403a公开了一种基于有限元方法的确定薄板冲压件测量点云在回弹前位置的方法，该方法把回弹后的网格反向压回到回弹前的位置以确定修边线的位置，上述技术能够在一定程度提高修边线的位置精度，但由于没有考虑前置工序中的回弹以及回弹计算本身的误差，依然无法确保修边仿真时修边线位于上一工序结束后的工件曲面上。其次，在类似于“拉延-修边-翻边”这种常见的工艺流程中，修边线的获取需要将翻边区域展开到拉延
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，旨在解决现有技术中采用有限元方法模拟板材冲压全工艺流程时，由于修边线与工件模型不重合导致修边计算失败的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，该方法包括如下步骤：
3、s1将离散曲面沿节点法向量的方向或节点法向量的反方向按照增量距离的n倍逐步进行偏置直至满足结束条件，n的取值为0、1、2……，每一次偏置后依次将离散曲线中尚未投影成功的离散点投影到偏置曲面上，若投影成功则记录离散点投影到的曲面网格单元以及投影点在该曲面网格单元中的面积坐标；
4、s2待偏置结束后，根据步骤s1记录的数据计算离散点在离散曲面上的投影坐标；
5、s3遍历投影后的离散点，若相邻离散点投影到既不相同也不相邻的曲面网格单元，则将两个相邻离散点组成的线段再次进行离散，并对新的离散点重复步骤s1～s2以进行下一轮投影，直至所有相邻离散点投影的曲面网格单元相同或相邻，以此将离散曲线无定向投影到离散曲面。
6、作为进一步优选地，步骤s1中，每次偏置后建立偏置曲面中各个曲面网格单元的空间格索引，并根据空间格索引进行投影以提高投影效率，具体包括如下子步骤：
7、(a)获得偏置曲面的包容盒，并将包容盒在x、y、z三个方向分别等分为nx，ny，nz份，以此获得nx×ny×nz个空间格；
8、(b)判断偏置曲面节点所在的空间格，并根据偏置曲面的单元拓扑关系，建立曲面网格单元的空间格索引；
9、(c)针对尚未投影成功且位于偏置曲面包容盒内的离散点，计算离散点所在的空间格，然后依次遍历该空间格所关联的曲面网格单元以进行投影。
10、作为进一步优选地，步骤(b)中，根据节点坐标(x,y,z)及下式计算节点所在的空间格编号ni，
11、
12、式中，xmax，ymax，zmax为偏置曲面在三维空间x、y、z三个方向的坐标最大值，xmin，ymin，zmin为偏置曲面在三维空间x、y、z三个方向的坐标最小值；
13、根据曲面网格单元所包含节点对应的空间格最小编号nmin和最大编号nmax，将该曲面网格单元映射到编号为nmin至nmax的空间格，待所有曲面网格单元全部映射完成后，即可建立曲面网格单元的空间格索引。
14、作为进一步优选地，步骤s1中，先将离散点投影到离散曲面，然后再沿优先侧的方向进行偏置和投影直至满足结束条件，若离散点没有全部投影成功则沿优先侧的反方向进行偏置和投影直至满足结束条件，其中优先侧的确定方法为：在离散曲线上选取一个离散点作为标记点，并判断标记点位于离散曲面的法向侧还是负法向侧，选择该侧作为曲面偏置的优先侧。
15、作为进一步优选地，沿优先侧的方向进行偏置时，判断其是否满足结束条件的具体方法为：(1)待当前偏置曲面投影结束后，判断所有离散点是否投影成功，若是，则结束优先侧的偏置并且不在优先侧的反方向进行偏置，若否，则进入下一步；(2)判断标记点是否投影成功，若是，则进入下一步，若否，则在优先侧进行下一次偏置；(3)判断投影成功的离散点数目连续为零的增量步数是否达到临界增量步数，若是，则结束优先侧的偏置并沿优先侧的反方向进行偏置，若否，则在优先侧进行下一次偏置。
16、作为进一步优选地，沿优先侧的反方向进行偏置时结束条件具体为：(1)待当前偏置曲面投影结束后，判断所有离散点是否投影成功，若是，则结束偏置，若否，则进入下一步；(2)判断投影成功的离散点数目连续为零的增量步数是否达到临界增量步数，若是，则结束偏置，若否，则在优先侧的反方向进行下一次偏置。
17、作为进一步优选地，所述临界增量步数的确定方法为：将离散曲线的离散距离除以增量距离的商再乘以一个大于1的安全系数，最后向上取整。
18、作为进一步优选地，投影成功的判断标准为：离散点的投影距离小于预设值。
19、作为进一步优选地，所述预设值为增量距离的0.5倍～0.6倍。
20、作为进一步优选地，步骤s2具体为：根据离散点投影到的曲面网格单元在离散曲面上的原始节点坐标(xi,yi,zi)，以及投影点在该曲面网格单元的面积坐标(s1，s2，s3)，利用下式计算离散点在离散曲面上的投影坐标(x′,y′,z′)，
21、
22、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
23、1.本专利技术采用增量偏置的方法进行投影，且增量距离可根据投影的位置精度要求进行设置，从而保证离散曲线的离散点投影到最近的曲面网格单元，且投影方向沿着曲面网格单元的法向方向，进而使得投影结果与激光修边的实际工艺吻合，具有较高的准确性，同时本专利技术对于相邻离散点投影到既不相同也不相邻的曲面网格单元的情况，会再次进行离散，产生新的离散点，最终所有离散点都要求投影到曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤S1中，每次偏置后建立偏置曲面中各个曲面网格单元的空间格索引，并根据空间格索引进行投影以提高投影效率，具体包括如下子步骤：
3.如权利要求2所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤(b)中，根据节点坐标(x,y,z)及下式计算节点所在的空间格编号Ni，
4.如权利要求1所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤S1中，先将离散点投影到离散曲面，然后再沿优先侧的方向进行偏置和投影直至满足结束条件，若离散点没有全部投影成功则沿优先侧的反方向进行偏置和投影直至满足结束条件，其中优先侧的确定方法为：在离散曲线上选取一个离散点作为标记点，并判断标记点位于离散曲面的法向侧还是负法向侧，选择该侧作为曲面偏置的优先侧。
5.如权利要求4所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，沿优先侧的方向进行偏置时，判断其是否满足结束条件的具体方法为：(1)
6.如权利要求4所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，沿优先侧的反方向进行偏置时结束条件具体为：(1)待当前偏置曲面投影结束后，判断所有离散点是否投影成功，若是，则结束偏置，若否，则进入下一步；(2)判断投影成功的离散点数目连续为零的增量步数是否达到临界增量步数，若是，则结束偏置，若否，则在优先侧的反方向进行下一次偏置。
7.如权利要求5或6所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，所述临界增量步数的确定方法为：将离散曲线的离散距离除以增量距离的商再乘以一个大于1的安全系数，最后向上取整。
8.如权利要求5或6所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，投影成功的判断标准为：离散点的投影距离小于预设值。
9.如权利要求8所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，所述预设值为增量距离的0.5倍～0.6倍。
10.如权利要求1～9任一项所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤S2具体为：根据离散点投影到的曲面网格单元在离散曲面上的原始节点坐标(xi,yi,zi)，以及投影点在该曲面网格单元的面积坐标(s1，s2，s3)，利用下式计算离散点在离散曲面上的投影坐标(x′,y′,z′)，
...【技术特征摘要】
1.一种将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤s1中，每次偏置后建立偏置曲面中各个曲面网格单元的空间格索引，并根据空间格索引进行投影以提高投影效率，具体包括如下子步骤：
3.如权利要求2所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤(b)中，根据节点坐标(x,y,z)及下式计算节点所在的空间格编号ni，
4.如权利要求1所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，步骤s1中，先将离散点投影到离散曲面，然后再沿优先侧的方向进行偏置和投影直至满足结束条件，若离散点没有全部投影成功则沿优先侧的反方向进行偏置和投影直至满足结束条件，其中优先侧的确定方法为：在离散曲线上选取一个离散点作为标记点，并判断标记点位于离散曲面的法向侧还是负法向侧，选择该侧作为曲面偏置的优先侧。
5.如权利要求4所述的将离散曲线无定向投影到离散曲面的方法，其特征在于，沿优先侧的方向进行偏置时，判断其是否满足结束条件的具体方法为：(1)待当前偏置曲面投影结束后，判断所有离散点是否投影成功，若是，则结束优先侧的偏置并且不在优先侧的反方向进行偏置，若否，则进入下一步；(2)判断标记点是否投影成功，若是，则进入下一步，若否，则在优先侧进行下一次偏置；(3)判断投影成功的离散点数目连续为零的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李巧敏，王义才，章志兵，柳玉起，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。