一种蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法与流程

1.本发明属于蠕变时效成形仿真中模具型面多次补偿技术领域，具体涉及到一种蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法。


背景技术：

2.随着我国航空航天科技的发展，现代航天航空飞行器的结构趋向于多维度方向上多曲率变化、复杂结构等特征。针对整体构件满足复杂结构外形、成形后性能指标高的要求，传统冷加工成形技术不再满足工艺要求，当前采用整体构件一体化制造技术，蠕变时效成形技术作为一种整体成形新加工方法之一，该技术通过温度、压力和时间调控材料微观组织变化来满足形性一体化成形技术。模具精准的曲面形态是构件以该技术成形精准的一个重要因素。
3.为了得到精准的模具型面，通常采用回弹补偿方法。关于回弹补偿方法近些年很多科研工作者做了大量研究工作。但现有的回弹补偿方法在针对多维度呈现“s”形变化的曲面中，不同维度上同时具有多个波峰和波谷曲面的回弹补偿适用性不高，会出现产生部分区域补偿达标而局部曲面补偿则有过补偿、欠补偿不达标等问题。
4.因此，本领域需要一种新的蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法，以解决背景技术中提出的现有的回弹补偿方法在针对多维度呈现“s”形变化的曲面中，不同维度上同时具有多个波峰和波谷曲面的回弹补偿适用性不高，会出现产生部分区域补偿达标而局部曲面补偿则有过补偿、欠补偿不达标等问题。
6.本发明的技术方案是，一种蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法，包括以下步骤：
7.步骤s1、利用有限元软件对构件进行蠕变时效仿真，仿真完成后仿真型面发生回弹，通过有限元软件中的位移旋转功能使仿真型面一边与模具型面的一侧边缘上下对齐；
8.步骤s2、将仿真型面、目标型面以及模具型面由上至下依次设置，且三个型面之间具有一定间隔；
9.步骤s3、将仿真型面、目标型面以及模具型面的信息导入到复杂型面定位补偿算法中，并对三个型面进行精准定位；
10.步骤s4、计算整体目标型面的曲率变化，统计目标型面的波峰和波谷，计算对应波峰和波谷对应曲率变化；
11.步骤s5、根据目标型面曲率变化跨度从大到小分成不同曲率范围段，根据不同的曲率范围段，找寻对应波峰波谷，根据曲率范围段中曲率大小和其对应波峰波谷进行分区；
12.步骤s6、根据已区分的分区进行编号，选择分区内的云点自动标记其属性，对每个分区设置不同的对应补偿系数k；
13.步骤s7、验证仿真型面和目标型面对应云点在竖直方向坐标差值h，当h小于工程
误差时，定义补偿系数k＝0；当h大于等于工程误差时，定义补偿系数k＝δ*β*α/r，其中δ为仿真模型结构系数，r为该云点所在分区的曲率半径，β为仿真材料回弹系数，α为曲率补偿系数；
14.步骤s8、遍历型面的所有云点，检查所有云点是否标记属性，如有未标记属性的云点，继续s6、s7步骤，直到所有云点均被标记；
15.步骤s9、对所有分区的云点进行点对点的型面回弹补偿，每个分区按其对应设定的对应补偿系数k进行回弹补偿；
16.步骤s10、最终导出补偿后的模具型面云点，完成本次型面回弹补偿。
17.在一种具体的实施方式中，步骤s1中的有限元软件为msc.marc软件。
18.在一种具体的实施方式中，步骤s4中，统计目标型面的波峰和波谷时，将波峰周围的曲率定义为正值，波谷周围的波峰定义为负值。
19.在一种具体的实施方式中，步骤s5中，根据曲率范围段中曲率大小和其对应波峰波谷进行分区时，绝对值相等的曲率范围段分为同一个区域。
20.在一种具体的实施方式中，步骤s6中，按曲率变化跨度从大到小的曲率范围段对应的波峰波谷的顺序，对分区进行排序编号，且每个云点标记的属性对应该云点所在分区的编号，并给每个云点对应的对应补偿系数也按分区的编号进行排序。
21.在一种具体的实施方式中，步骤s9中，对所有分区的云点进行点对点的型面回弹补偿的公式为：z
ixy
＝z
i
‑
1xy
‑
k*h，其中z
ixy
表示第i次仿真的坐标为x、y对应云点的纵坐标，z
i
‑
1xy
表示第i
‑
1次仿真的坐标为x、y对应云点的纵坐标。
22.本发明的有益效果包括：
23.1、本发明的蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法中，根据原模型外形曲率变化特征，对其进行合适的分区，根据不同分区设定对应精准的回弹系数。解决了仿真回弹时因模型外形曲率变化相差较大和曲率分布广导致局部区域出现过补偿、欠补偿不达标等问题。
24.2、本发明的蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法不但可以适用于单、双曲率曲面模型的回弹补偿，还可以用于多维度复杂曲率变化的模型型面的补偿。
25.3、本发明的蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法，通过曲率对应波峰、波谷进行分区，再根据分区的曲率特征精准设定补偿系数，不但可以提高补偿精度，还能提高补偿效率。
26.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
27.图1为本发明中一种实施例的逻辑流程图。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.实施例1
30.本实施例提供一种蠕变时效仿真复杂型面的补偿方法，具体包括如下步骤：
31.步骤s1.构件通过msc.marc软件进行蠕变时效仿真，完成仿真后，构件模型会发生回弹偏移原来的定位位置，通过软件位移旋转功能使仿真模型一边与模具型面边缘对齐。
32.步骤s2.仿真结果构件模型放在最上方，目标型面依次，模具型面放在最下方，保证三个型面之间有一定缝隙，单独存放三个模型。
33.步骤s3、将仿真型面、目标型面以及模具型面的信息导入到复杂型面定位补偿算法中，并对三个型面进行精准定位。优选采用发明专利cn112733291a中公开的方法对三个型面进行精准定位。
34.步骤s4、计算整体目标型面的曲率变化，统计型面的波峰和波谷，计算对应波峰和波谷的曲率变化，波峰周围的曲率定义为正值，波谷周围的波峰定义为负值。
35.步骤s5、根据目标型面曲率变化跨度从大到小分成不同曲率范围段，正值和负值分开，根据不同的曲率范围段，找寻对应波峰波谷，根据曲率范围段中曲率大小和其对应波峰波谷进行分区，绝对值相等的曲率段分为同一个区域。
36.步骤s6、根据已区分的分区进行编号，选择分区内的云点自动标记其属性，对每个分区设置不同的对应补偿系数k。如将曲率变化跨度最大的曲率范围段对应的波峰波谷分为第一分区，该分区内的云点自动标记其属性q＝1，其对应补偿系数为k1；将曲率变化跨度第二大的曲率范围段对应的波峰波谷被分为第二分区，该分区内的云点自动标记其属性q＝2，其对应补偿系数为k2；后续的分区、分区内的云点自动标记的属性以及对应补偿系数皆按此进行排序。步骤s6中，按曲率变化跨度从大到小的曲率范围段对应的波峰波谷的顺序，对分区进行排序编号，且每个云点标记的属性对应该云点所在分区的编号，并给每个云点对应的对应补偿系数也按分区的编号进行排序。
37.步骤s7、仿真型面和目标型面对应云点在竖直方向坐标差值为h，h＝z
fxy
‑
z
mxy
，其中z
fxy
为仿真型面对应云点在竖直方向的坐标，z
mxy
为目标型面对应云点在竖直方向的坐标。
38.当h<工程误差时，定义补偿系数k＝0。当h≥工程误差时，定义补偿系数k＝δ*β*α/r，其中δ为仿真模型结构系数，r为该云点所在分区的曲率半径，β为仿真材料回弹系数，α为曲率补偿系数。
39.步骤s8、遍历型面的所有云点，检查所有云点是否标记属性，如有未标记属性云点，继续步骤s6、步骤s7，直到所有云点均被标记；其中步骤s6中不同区域的云点按其具体属于哪个分区来标记属性。
40.步骤s9、对所有分区云点进行点对点的型面回弹补偿，遍历所有云点，对应其属性执行对应的补偿系数，型面回弹补偿的公式为：z
ixy
＝z
i
‑
1xy
‑
k*h，其中z
ixy
表示第i次仿真的坐标为x、y对应云点的纵坐标，z
i
‑
1xy
表示第i
‑
1次仿真的坐标为x、y对应云点的纵坐标。
41.步骤s10、最终导出补偿后的模具型面云点，完成本次型面回弹补偿。
42.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。