一種復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，采用歸一化曲線方程計算纏繞纖維上每個坐標(biāo)控制點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)，結(jié)合三維建模軟件實(shí)體特征操作方法實(shí)現(xiàn)復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的三維建模；解決了纖維纏繞仿真時由于纖維在躍層/跨圈部位三維實(shí)體模型之間的相互干涉，以及為避免干涉需要對控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行修正的問題；能夠創(chuàng)建任意繞絲長度纖維纏繞模型并與實(shí)際纖維纏繞產(chǎn)品具有很高的相似性；纖維纏繞模型對纏繞芯軸的軸體錐度適應(yīng)范圍大，尺寸精度高。本發(fā)明能夠依據(jù)用戶的輸入?yún)?shù)自動生成需要的纖維纏繞產(chǎn)品模型，提高了設(shè)計效率；同時能夠最大程度的模擬纖維復(fù)合材料產(chǎn)品在纏繞過程中出現(xiàn)的各種纖維干涉交叉情況，包括躍層交叉和變?nèi)徊?；使得纖維纏繞產(chǎn)品三維模型的外形尺寸與實(shí)際產(chǎn)品近似程度較高。
【專利說明】-種復(fù)合纖維可變維度纏繞模型的構(gòu)造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算機(jī)圖形學(xué)和H維建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種復(fù)合纖維可變錐度 纏繞產(chǎn)品H維模型的構(gòu)造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合纖維纏繞成型是將連續(xù)的纖維浸潰樹脂膠液后，在固定張力的作用下，按照 預(yù)定的相對運(yùn)動規(guī)律纏繞到芯軸上，待固化成型后形成具有特定形狀的纖維纏繞制品。常 見的復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品一般是具有軸對稱形狀的圓柱型或圓錐型。常用的制造方法是按照 螺旋線的運(yùn)動軌跡在芯軸上纏繞纖維。運(yùn)動規(guī)律是芯軸繞其中軸線勻速轉(zhuǎn)動，繞絲頭按特 定速度沿芯軸軸線方向往返運(yùn)動，從而在芯軸的筒體上實(shí)現(xiàn)螺旋纏繞。復(fù)合纖維纏繞制品 廣泛應(yīng)用在軍民產(chǎn)品上，特別對于高負(fù)載、高壓等特殊環(huán)境具有嚴(yán)格的技術(shù)要求。因此需要 對復(fù)合纖維纏繞制品的尺寸參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、變形分布等在不同溫度條件下進(jìn)行有限 元分析。由于目前沒有可靠的分析測試軟件，復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的纏繞參數(shù)完全依靠設(shè)計 人員的經(jīng)驗來確定。該種生產(chǎn)方式導(dǎo)致纏繞產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低下，成品率不高。急需開發(fā) 一種復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的建模和分析測試軟件來滿足工程實(shí)際的需要。
[0003] H維模型是進(jìn)行有限元分析的基礎(chǔ)，只有建立滿足高仿真要求的H維模型才能為 后續(xù)的各種有限元數(shù)值分析提供高質(zhì)量的分析對象，提高后續(xù)仿真計算的精度?，F(xiàn)有技術(shù) 中，復(fù)合纖維纏繞模型的生成依據(jù)纏繞產(chǎn)品的芯軸錐度可W分為圓柱型和圓錐型復(fù)合纖維 纏繞產(chǎn)品。由于纖維纏繞產(chǎn)品的繞絲長度一般要求在數(shù)公里乃至數(shù)十公里，因此創(chuàng)建此種 類產(chǎn)品的H維模型的難度很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，旨在 解決由于復(fù)合纖維纏繞制品繞絲長度極大情況下，W圓柱型螺旋線方程結(jié)合H維圖形變換 的方法創(chuàng)建可用于數(shù)值分析的H維可變錐度纏繞模型的問題。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例是該樣實(shí)現(xiàn)的，一種復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，該復(fù) 合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法；W圓柱螺旋曲線為基礎(chǔ)函數(shù)結(jié)合計算機(jī)H維圖形變 換算法實(shí)現(xiàn)纏繞模型中也線上坐標(biāo)控制點(diǎn)的快速計算，并在H維設(shè)計環(huán)境中首先用依次通 過全部控制點(diǎn)的樣條曲線創(chuàng)建多層復(fù)合中也線，然后W中也線作為引導(dǎo)線調(diào)用實(shí)體建模功 能創(chuàng)建H維纖維纏繞產(chǎn)品模型。
[0006] 進(jìn)一步，該復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法包括W下步驟： 步驟一、W圓柱螺旋線方程作為計算復(fù)合纖維纏繞模型中也線上全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的基 礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型； 步驟二、采用自定義二維鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，用W保存中也線上坐標(biāo)控 制點(diǎn)上的坐標(biāo)信息W及坐標(biāo)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H、采用插入相同數(shù)目的共軸基準(zhǔn)面和過渡段坐標(biāo)控制點(diǎn)，按照曲線關(guān)系計算出 坐標(biāo)控制點(diǎn)并向與之對應(yīng)的參考基準(zhǔn)面做軸向旋轉(zhuǎn)變換的辦法實(shí)現(xiàn)過渡段中也線控制點(diǎn) 坐標(biāo)參數(shù)的計算。
[0007] 步驟四、W計算機(jī)H維圖形變換算法對由圓柱螺旋線方程計算出的中也線坐標(biāo)控 制點(diǎn)進(jìn)行H維變換，將按照圓柱型分布的控制點(diǎn)調(diào)整為滿足預(yù)定義錐度的圓錐型分布排 列； 進(jìn)一步，當(dāng)所述步驟一中，計算出初始狀態(tài)的多層復(fù)合圓柱螺旋線時，步驟二中，將計 算出來的圓柱型中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)信息和邏輯關(guān)系保存到自定義的數(shù)據(jù)集合中。
[0008] 進(jìn)一步，步驟H中，根據(jù)設(shè)計精度的要求，在螺旋中也線躍層/跨圈部位連接曲線 的指定位置軸向基準(zhǔn)面投影線上插入若干個坐標(biāo)控制點(diǎn)，并按照與插入坐標(biāo)控制點(diǎn)一一對 應(yīng)關(guān)系插入相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，共軸基準(zhǔn)面之間夾角均等；按照纖維纏繞時的實(shí)際形 態(tài)和近似曲線計算出插入坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，并向與之對應(yīng)的新建基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)變換形 成調(diào)整H維坐標(biāo)位置后的坐標(biāo)控制點(diǎn)；將修正位置后的坐標(biāo)控制點(diǎn)插入到網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合 中，完成全部的H維模型中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的計算。
[0009] 進(jìn)一步，步驟四中，根據(jù)要求需要計算圓錐型復(fù)合纖維纏繞模型時，要將步驟二中 保存的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行計算機(jī)H維圖形變換；變換方式為首先進(jìn)行W芯軸軸線為基準(zhǔn)軸的基 準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)變換、在基準(zhǔn)面內(nèi)將坐標(biāo)原點(diǎn)移動到圓柱型中也線第一個坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)系平 移變換、坐標(biāo)控制點(diǎn)W移動后原點(diǎn)為參考點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定角度的旋轉(zhuǎn)變換、在基準(zhǔn)面內(nèi)將坐標(biāo) 原點(diǎn)恢復(fù)初始位置的坐標(biāo)系平移逆變換和將基準(zhǔn)面恢復(fù)初始位置的基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)逆變換；得 到滿足錐度要求和尺寸要求的圓錐螺旋線纖維纏繞中也線控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)。
[0010] 進(jìn)一步，步驟四中，根據(jù)要求需要計算圓柱型復(fù)合纖維纏繞模型時，則不進(jìn)行計算 機(jī)圖形變換；在步驟H中保存的數(shù)據(jù)滿足圓柱螺旋線的尺寸要求。
[0011] 進(jìn)一步，在H維設(shè)計環(huán)境中依次導(dǎo)入中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，并創(chuàng)建一一 對應(yīng)的參考點(diǎn)，然后用曲線連接全部的參考點(diǎn)形成完整的纏繞模型多層復(fù)合中也線。最后 在H維環(huán)境中調(diào)用H維實(shí)體建模功能W中也線為引導(dǎo)線創(chuàng)建復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的H維模 型。
[0012] 本發(fā)明提供的復(fù)合纖維可變錐度纏繞H維模型的構(gòu)造方法，W VC為開發(fā)工具、 SolidWorks為H維設(shè)計環(huán)境設(shè)計一種基于計算機(jī)圖形變換的歸一化圓柱/圓錐螺旋纏繞 模型構(gòu)造方法；能夠快速實(shí)現(xiàn)H維纏繞模型的構(gòu)造，簡化模型的設(shè)計過程；本發(fā)明提出的 方法能夠依據(jù)用戶的輸入?yún)?shù)自動生成需要的復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品H維模型，提高了設(shè)計效 率。同時該方法能夠最大程度的模擬纖維在纏繞過程中出現(xiàn)的各種纖維交叉情況，包括躍 層交叉和變?nèi)徊娴?。使得仿真的?fù)合纖維纏繞產(chǎn)品H維模型的外形尺寸與實(shí)際產(chǎn)品近似 程度較高。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是；①本發(fā)明中提出的復(fù)合纖維數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo) 控制點(diǎn)計算方法具有控制點(diǎn)坐標(biāo)計算簡單；對纏繞模型錐度參數(shù)適應(yīng)范圍大；坐標(biāo)控制點(diǎn) 間邏輯關(guān)系表示全面的優(yōu)點(diǎn)。該方法將較為復(fù)雜的求解圓錐型曲線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為求解圓柱曲 線坐標(biāo)W及一系列的計算機(jī)圖形變換的結(jié)果，為后續(xù)的纏繞缺陷模擬和數(shù)值分析提供了良 好的數(shù)據(jù)與邏輯關(guān)系支持。②本發(fā)明采用的程序驅(qū)動建模方法完全可W實(shí)現(xiàn)任意錐度要求 的纖維纏繞H維模型的創(chuàng)建，為后續(xù)的數(shù)值分析提供了質(zhì)量較好的分析模型，繞絲長度的 極限值只受軟件和計算機(jī)的性能影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法的具體實(shí)現(xiàn)流程 圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合纖維纏繞模型坐標(biāo)控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合纖維纏繞模型躍層部位層間關(guān)系示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合纖維纏繞模型躍層和跨圈中也線軌跡示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0016] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法包括W下步 驟： 5101 圓柱螺旋線方程為計算纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)方程； 5102 ;采用自定義二維鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，用W保存中也線上坐標(biāo)控制 點(diǎn)的坐標(biāo)信息W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； S103;采用插入相同數(shù)量的共軸參考基準(zhǔn)面和過渡段坐標(biāo)控制點(diǎn)，按照曲線關(guān)系計算 出的坐標(biāo)控制點(diǎn)并向與之對應(yīng)的參考基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)變換的辦法實(shí)現(xiàn)過渡段中也線坐標(biāo)控制 點(diǎn)的計算。
[0018] S104;w計算機(jī)H維圖形變換算法將中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)集合排列規(guī)則由圓柱型變 換為滿足預(yù)定義椎體錐度的圓錐型數(shù)據(jù)集合； 本發(fā)明W VC為開發(fā)工具、SolidWorks為H維設(shè)計環(huán)境設(shè)計一種基于計算機(jī)H維圖形 變換的歸一化圓柱/圓錐型復(fù)合纖維纏繞模型構(gòu)造方法，該種方法能夠快速實(shí)現(xiàn)H維纏繞 模型的構(gòu)造，簡化模型的設(shè)計過程，其設(shè)計流程如圖2所示； 本發(fā)明中創(chuàng)建復(fù)合纖維纏繞H維模型的基本路線是首先計算纖維的中也線控制 點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)，然后采用在SolidWorks H維環(huán)境中創(chuàng)建與坐標(biāo)控制點(diǎn)--對應(yīng)的參考 點(diǎn)，用樣條曲線連接各個參考點(diǎn)形成H維模型的中也線，然后調(diào)用H維實(shí)體建模功能W 中也線為引導(dǎo)線的方法生成復(fù)合纖維H維纏繞模型，因此能否順利的構(gòu)建纏繞模型的 多層螺旋型中也線成為決定性的條件，創(chuàng)建模型需要完成H個步驟：①初始控制點(diǎn)集 合坐標(biāo)參數(shù)計算；②組建坐標(biāo)控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；③特殊部位坐標(biāo)控制點(diǎn)坐標(biāo)修正的問題； 霞基于計算機(jī)圖形學(xué)的模塊化函數(shù)變換。
[0019] 步驟一，初始控制點(diǎn)集合坐標(biāo)參數(shù)計算： 首先由于實(shí)際的纖維纏繞產(chǎn)品的繞絲完全展放時的長度很長，一般要達(dá)到十幾或幾十 公里，因此在設(shè)計圓柱/圓錐纏繞模型的H維多層螺旋中也線時不可能依靠手工輸入的方 式輸入H維曲線的坐標(biāo)控制點(diǎn)，必須按照設(shè)計要求采用合適的數(shù)學(xué)公式生成全部的坐標(biāo)控 制點(diǎn)； 步驟二，結(jié)構(gòu)坐標(biāo)控制點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)： 復(fù)合纖維纏繞模型的中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲和表達(dá)在整個參數(shù)化設(shè)計過程中 起著重要的作用，后續(xù)的各種計算過程都要根據(jù)坐標(biāo)控制點(diǎn)上保存的信息來進(jìn)行，坐標(biāo)控 制點(diǎn)的信息域不僅保存坐標(biāo)信息，而且還保存所在層圈的信息，除了坐標(biāo)控制點(diǎn)本身的信 息外，還要保存坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系信息； 步驟H，躍層與跨圈的節(jié)點(diǎn)控制： 在設(shè)計復(fù)合纖維纏繞模型的H維模型時除了創(chuàng)建多層的纏繞纖維外，還需要解決H維 模型如何模擬纖維纏繞過程中的兩個問題：①躍層干擾是當(dāng)纖維由第n層向第n+1層過渡 時，由于H維軟件無法自動識別纖維交錯時的干涉問題，就會出現(xiàn)纖維之間相互干涉的問 題，②跨圈干擾是在生成纏繞模型時當(dāng)纖維由第m圈向第m+1圈過渡時，同樣會出現(xiàn)纖維間 的干涉問題； 步驟四，基于計算機(jī)圖形學(xué)的模塊化函數(shù)變換： W計算機(jī)H維圖形變換算法將中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)集合排列規(guī)則由圓柱型變換為滿足 預(yù)定義椎體錐度的圓錐型數(shù)據(jù)集合。
[0020] 上述步驟一中，采用圓柱/圓錐螺旋線歸一化方程作為纖維纏繞模型中也線的數(shù) 學(xué)模型，當(dāng)創(chuàng)建圓錐型纖維纏繞模型時，圓錐螺旋線方程由圓柱螺旋線方程經(jīng)過計算機(jī)H 維圖形變換得到，采用該種模型可W方便的計算出纖維上各個采樣點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后轉(zhuǎn) 化為圓錐型纏繞模型，而且在后續(xù)的纖維纏繞誤差仿真中便于計算有纏繞缺陷纖維控制點(diǎn) 的坐標(biāo)參數(shù)。
[0021] 上述步驟二中，采用改進(jìn)的二維雙向循環(huán)鏈表的形式組織各個節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系， 節(jié)點(diǎn)的類型包括H種類型：①起始結(jié)點(diǎn)②層始結(jié)點(diǎn)和③坐標(biāo)控制點(diǎn)H種類型，其中起始節(jié) 點(diǎn)保存復(fù)合纖維纏繞模型總長度，層數(shù)和圈數(shù)等信息；層始結(jié)點(diǎn)包括前驅(qū)和后續(xù)層的邏輯 關(guān)系和本層首節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息等內(nèi)容；坐標(biāo)控制點(diǎn)結(jié)點(diǎn)包括本控制點(diǎn)坐標(biāo)信息、所在層號、 所在圈號和相關(guān)指針信息等內(nèi)容，本發(fā)明所創(chuàng)建二維雙向循環(huán)鏈表，其特點(diǎn)包括：每層的始 節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置雙向鏈表，指向?qū)邮冀Y(jié)點(diǎn)的指針可W快速定位到本層的前驅(qū)層和后續(xù)層；每 層的各個坐標(biāo)控制點(diǎn)節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置了指向前驅(qū)和后繼的指針，指向該控制節(jié)點(diǎn)的指針可W 快速定位到本節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)；為了方便數(shù)據(jù)的遍歷另外設(shè)置了依次從第一個坐標(biāo) 控制點(diǎn)結(jié)點(diǎn)到最后一個坐標(biāo)控制點(diǎn)結(jié)點(diǎn)的單向遍歷指針，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示； 在本發(fā)明創(chuàng)建的坐標(biāo)控制點(diǎn)邏輯結(jié)構(gòu)中，由指向纏繞層的起始結(jié)點(diǎn)的指針控制當(dāng)前訪 問的層的位置，由指向坐標(biāo)控制點(diǎn)的指針通過讀取坐標(biāo)控制點(diǎn)的所在圈數(shù)編號就可W判斷 當(dāng)前點(diǎn)是否處在跨圈位置還是處于正常纏繞的位置，訪問控制節(jié)點(diǎn)的序號屬性能夠提供當(dāng) 前坐標(biāo)控制點(diǎn)相對于基準(zhǔn)參考面的定位角度，該樣對于復(fù)合纖維纏繞模型中的每一個坐標(biāo) 控制點(diǎn)都能夠控制其位置，并根據(jù)需要進(jìn)行定位和調(diào)整，文中采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的 擴(kuò)展性，能夠根據(jù)需要對層初始結(jié)點(diǎn)和坐標(biāo)控制點(diǎn)結(jié)點(diǎn)添加額外的屬性，方便開發(fā)人員對 模型進(jìn)行更深層次的控制； 上述步驟H中，解決該兩種問題的方法是在第n層的末節(jié)點(diǎn)和第n+1層的始結(jié)點(diǎn)之間 W及第m圈的末節(jié)點(diǎn)和第m+1圈的動態(tài)的插入若干個臨時坐標(biāo)控制點(diǎn)，由該些臨時加入的 坐標(biāo)控制點(diǎn)引導(dǎo)曲線進(jìn)行相互之間的避讓，避免出現(xiàn)干涉的情況； 對于躍層部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)修正，需要確定該些坐標(biāo)控制點(diǎn)所在的控制曲線，躍層部 位的投影關(guān)系如圖4所示，圖4中第i層的末結(jié)點(diǎn)與第i+1層的始結(jié)點(diǎn)之間空間關(guān)系為，相 對于纏繞模型的旋轉(zhuǎn)軸兩個坐標(biāo)控制點(diǎn)分別與旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的參考面之間的夾角為e，首先 可W在兩個基準(zhǔn)面之間插入若干個新的等分中間基準(zhǔn)面Ji(i=i?腳，然后將相鄰層的始末 節(jié)點(diǎn)投影到與躍層部位起始點(diǎn)重合的基準(zhǔn)面上，結(jié)果如圖5所示，由于纖維具有一定的剛 度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將中也線的軌跡描述為由H段 線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段，兩段圓弧線段分別：是從第i層的末 節(jié)點(diǎn)到中間結(jié)點(diǎn)A和從中間結(jié)點(diǎn)B到第i+1層始結(jié)點(diǎn)之間的圓弧線段，因為纖維在纏繞時 受到拉力作用在該兩段是繞著其他纖維的外表面移動，從中間結(jié)點(diǎn)A到B之間是直線段，線 段在跨越下層若干圈時不會陷入逐圈之間的溝道。確定中也線軌跡后在軌跡線上插入與新 插入的中間基準(zhǔn)面數(shù)量相同的坐標(biāo)控制點(diǎn)，計算出新插入控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)后，將新插入 控制點(diǎn)向中間基準(zhǔn)面Jk上進(jìn)行一一對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變換。每個中間基準(zhǔn)面上投射一個坐標(biāo)控 制點(diǎn)，最后將全部旋轉(zhuǎn)變換后的控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)添加到纏繞模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合中相對應(yīng)的 躍層位置； 對于跨圈的部位處理方法與躍層的類似，在如圖5所示的第i+1層第1圈的末節(jié)點(diǎn)和 第i+1層第2圈的始結(jié)點(diǎn)之間插入若干個等分中間基準(zhǔn)面，然后將跨圈部位始末節(jié)點(diǎn)之間 通過中間結(jié)點(diǎn)的跨圈部位中也線向與跨圈部位起始點(diǎn)重合的基準(zhǔn)面上投影，并在投影曲線 上插入與中間基準(zhǔn)面數(shù)目相同的坐標(biāo)控制點(diǎn)。確定插入的控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)后，將控制點(diǎn)向 中間基準(zhǔn)面一一對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變換。最后將全部旋轉(zhuǎn)變換后的控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)添加到纏繞模 型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合中相對應(yīng)的跨圈位置。
[0022] 上述步驟四中，數(shù)據(jù)集合e(CJ)中的的任意點(diǎn)P在（X，Y)平面上有一投影點(diǎn)N，為 實(shí)現(xiàn)圓柱型曲線向圓錐型曲線轉(zhuǎn)換，首先將X0Z平面繞Z軸旋轉(zhuǎn)至與N點(diǎn)重合處，其中Z軸 與纏繞芯軸的中也線重合；變換矩陣為1W，當(dāng)纖維纏繞產(chǎn)品的錐度變化時由于纖維模型 的直徑不變性，則點(diǎn)P到點(diǎn)N之間的距離不變，也就是點(diǎn)P繞點(diǎn)N在新的X0Z平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)了 7角度，在計算點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)時需要將坐標(biāo)軸平移到點(diǎn)N處，變換矩陣為Ti ;其次進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為T,;第H將坐標(biāo)系移回原點(diǎn)，變換矩陣為Ts，最后將X0Z平面返回初 始位置，變換矩陣為T-Iidz，因此滿足圓錐螺旋曲線的中也線控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)都可W采用 對圓柱螺旋線上的點(diǎn)進(jìn)行計算機(jī)H維圖形變換的方法計算出來，當(dāng)創(chuàng)建圓柱型纖維纏繞模 型時，則不進(jìn)行幾何圖形變換； 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明： 實(shí)施例1 ; 一種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品模 型的方法，包括下述步驟： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的直徑和螺旋線軸向長 度，然后由圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線上全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)調(diào)整，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中。
[0023] 步驟四；對于圓錐型纖維纏繞模型，對于在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合中保存的任意坐 標(biāo)控制點(diǎn)P在（X，Y)平面上有一投影點(diǎn)N，為實(shí)現(xiàn)圓柱曲線向圓錐曲線轉(zhuǎn)換，首先將X0Z平 面繞Z軸旋轉(zhuǎn)至與N點(diǎn)重合處；變換矩陣為，當(dāng)纖維纏繞產(chǎn)品的錐度變化時由于纖維 模型的直徑不變性，則點(diǎn)P到點(diǎn)N之間的距離不變，也就是點(diǎn)P繞點(diǎn)N在新的X0Z平面內(nèi)旋 轉(zhuǎn)了 7角度，在計算點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)時需要將坐標(biāo)軸平移到點(diǎn)N處，變換矩陣為Ti ;其次 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為T,;再次再將坐標(biāo)系移回原點(diǎn)，變換矩陣為Ts，最后將X0Z平面 返回初始位置，變換矩陣為據(jù)此可W計算出纖維纏繞產(chǎn)品的圓錐型中也線控制點(diǎn) 坐標(biāo)參數(shù)，最后在H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合纖維纏繞模型的中也線，然 后在H維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的H維模型。； 實(shí)施例2 ;-種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建纖維纏繞模型的方 法： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的間距和第一層圈數(shù)， 然后由圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)值； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H ;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)調(diào)整，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過Z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中。
[0024] 步驟四；對于圓錐型纖維纏繞模型，對于在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合e(P，A)中保存的任意坐 標(biāo)控制點(diǎn)P在（X，Y)平面上有一投影點(diǎn)N，為實(shí)現(xiàn)圓柱曲線向圓錐曲線轉(zhuǎn)換，首先將X0Z平 面繞Z軸旋轉(zhuǎn)至與N點(diǎn)重合處；變換矩陣為，當(dāng)纖維纏繞產(chǎn)品的錐度變化時由于纖維 模型的直徑不變性，則點(diǎn)P到點(diǎn)N之間的距離不變，也就是點(diǎn)P繞點(diǎn)N在新的X0Z平面內(nèi)旋 轉(zhuǎn)了 7角度，在計算點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)時需要將坐標(biāo)軸平移到點(diǎn)N處，變換矩陣為Ti ;其次 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為T,;再次再將坐標(biāo)系移回原點(diǎn)，變換矩陣為馬，最后將X0Z平面 返回初始位置，變換矩陣為據(jù)此可W計算出纖維纏繞產(chǎn)品的圓錐型中也線控制點(diǎn) 坐標(biāo)參數(shù)，最后在H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合纖維纏繞模型的中也線，然 后在H維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的H維模型； 實(shí)施例3 ;-種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建纖維纏繞模型的方 法： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的直徑、螺旋線軸向長 度和螺旋線間距，然后由圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的 坐標(biāo)值； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)修正，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過Z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中。
[0025] 步驟四；對于圓錐型纖維纏繞模型，對于在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合中保存的任意坐 標(biāo)控制點(diǎn)P在（X，Y)平面上有一投影點(diǎn)N，為實(shí)現(xiàn)圓柱曲線向圓錐曲線轉(zhuǎn)換，首先將X0Z平 面繞Z軸旋轉(zhuǎn)至與N點(diǎn)重合處；變換矩陣為TW，當(dāng)纖維纏繞產(chǎn)品的錐度變化時由于纖維 模型的直徑不變性，則點(diǎn)P到點(diǎn)N之間的距離不變，也就是點(diǎn)P繞點(diǎn)N在新的X0Z平面內(nèi)旋 轉(zhuǎn)了:r角度，在計算點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)時需要將坐標(biāo)軸平移到點(diǎn)N處，變換矩陣為Ti ;其次 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，變換矩陣為T,;再次再將坐標(biāo)系移回原點(diǎn)，變換矩陣為Ts最后將X0Z平面 返回初始位置，變換矩陣為據(jù)此可W計算出纖維纏繞產(chǎn)品的圓錐型中也線，最后在 H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合纖維纏繞模型的中也線，然后在H維設(shè)計環(huán)境 中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的H維模型； 實(shí)施例4 ;一種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建纖維纏繞模型的方 法： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的直徑和螺旋線軸向長 度，然后由圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)值； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)修正，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過Z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中，最后在H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合 纖維纏繞模型的中也線，然后在H維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏 繞產(chǎn)品的H維模型。
[0026] 實(shí)施例5 ;-種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建纖維纏繞模型的 方法： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的螺旋線間距，然后由 圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)值； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)修正，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過Z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中，最后在H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合 纖維纏繞模型的中也線，然后在H維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏 繞產(chǎn)品的H維模型。
[0027] 實(shí)施例6 ;-種基于圓柱螺旋曲線和計算機(jī)H維圖形變換的構(gòu)建纖維纏繞模型的 方法： 步驟一；根據(jù)纖維纏繞產(chǎn)品的設(shè)計要求確定圓柱體螺旋線方程的直徑、螺旋線軸向長 度和螺旋線間距，然后由圓柱體螺旋線方程結(jié)算出纖維纏繞模型中也線全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的 坐標(biāo)值； 步驟二：創(chuàng)建如圖3所示的纖維中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，其中保存由圓柱 型螺旋線計算出的全部中也線坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)W及坐標(biāo)控制點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟H;對于躍層/跨圈部位的坐標(biāo)控制點(diǎn)修正，需要在躍層/跨圈部位均勻插入若干 坐標(biāo)控制點(diǎn)和相同數(shù)量的共軸基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面過Z軸和一個坐標(biāo)控制點(diǎn)，由于纖維具有一 定的剛度并且在纏繞的過程中要受到一定的拉力，因此可W近似的將躍層部位的中也線的 軌跡描述為由H段線段組成，其中包括兩端的圓弧線段和中間的直線段；跨圈部位的中也 線定義為一段圓弧，由于插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)均勻分布，通過圓弧和直線段的方程可W計算 出新插入點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，然后向?qū)?yīng)的基準(zhǔn)面上旋轉(zhuǎn)變換并將插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)加入到已 有的坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集合中，最后在H維環(huán)境中將該些控制點(diǎn)連接起來形成復(fù)合 纖維纏繞模型的中也線，然后在H維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能的可W生成復(fù)合纖維纏 繞產(chǎn)品的H維模型。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是；①本發(fā)明中提出的復(fù)合纖維纏繞數(shù)學(xué)模型和 坐標(biāo)控制點(diǎn)計算方法具有控制點(diǎn)坐標(biāo)計算簡單；對纏繞產(chǎn)品錐度參數(shù)適應(yīng)范圍大；坐標(biāo)控 制點(diǎn)間邏輯關(guān)系表示全面的優(yōu)點(diǎn)。該方法將較為復(fù)雜的求解圓錐體曲線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為求解圓 柱曲線坐標(biāo)W及一系列的計算機(jī)圖形變換的結(jié)果，為后續(xù)的纏繞產(chǎn)品缺陷模擬和力學(xué)分析 提供了良好的數(shù)據(jù)與邏輯關(guān)系支持。②本發(fā)明采用的程序驅(qū)動方法完全可w實(shí)現(xiàn)任意繞絲 長度尺寸要求的纖維纏繞模型的創(chuàng)建，為后續(xù)的數(shù)值分析提供了質(zhì)量較好的分析模型，長 度的極限值只受軟件和計算機(jī)的性能影響。
[0029] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，該復(fù)合纖維可變錐度纏 繞模型的構(gòu)造方法：以圓柱螺旋曲線為基礎(chǔ)構(gòu)造函數(shù)結(jié)合計算機(jī)三維圖形變換算法實(shí)現(xiàn)纖 維纏繞模型中心線上坐標(biāo)控制點(diǎn)的快速計算；計算出全部控制點(diǎn)坐標(biāo)后，在三維建模軟件 中創(chuàng)建通過全部控制點(diǎn)的多層復(fù)合螺旋線；以多層復(fù)合螺旋線為中心線生成三維纖維纏繞 產(chǎn)品模型。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，該復(fù)合 纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法包括以下步驟： 步驟一、以圓柱螺旋線方程為計算纖維纏繞產(chǎn)品模型中心線上全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的基礎(chǔ) 方程； 步驟二、采用自定義二維鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成網(wǎng)狀數(shù)據(jù)集合，用以保存纖維纏繞模型中 心線上全部坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)信息以及坐標(biāo)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系； 步驟三、在跨層和跨圈的過渡部位插入多個過渡段中心線控制點(diǎn)和與之?dāng)?shù)量相等的共 軸基準(zhǔn)面，按照曲線間的跨越關(guān)系逐個計算出插入的坐標(biāo)控制點(diǎn)參數(shù)，然后按照與基準(zhǔn)面 一一對應(yīng)的關(guān)系，通過三維旋轉(zhuǎn)變換將控制點(diǎn)移動到與之對應(yīng)的基準(zhǔn)面上，實(shí)現(xiàn)過渡段中 心線控制點(diǎn)坐標(biāo)三維參數(shù)的計算； 步驟四、由計算機(jī)三維圖形變換算法對以圓柱螺旋線為基礎(chǔ)計算得到的全部纖維纏繞 模型中心線坐標(biāo)控制點(diǎn)進(jìn)行三維重構(gòu)計算，得到滿足預(yù)定義錐度的復(fù)合纖維纏繞模型全部 中心線控制點(diǎn)坐標(biāo)； 步驟五、計算出全部的復(fù)合纖維纏繞模型中心線控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)后，將全部數(shù)據(jù)導(dǎo)入 到三維設(shè)計軟件中，在三維軟件中用樣條曲線依次連接全部控制點(diǎn)形成三維模型多層復(fù)合 中心線； 最后在三維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能創(chuàng)建復(fù)合纖維纏繞模型。
3. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征 在于，當(dāng)所述步驟一中，按照圓柱螺旋線方程計算出初始狀態(tài)的滿足圓柱螺旋 線關(guān)系的坐標(biāo)控制點(diǎn)時，步驟二中，將計算出來的全部圓柱型螺旋線中心線坐 標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)信息和邏輯關(guān)系保存到自定義的數(shù)據(jù)集合中；及建立數(shù)據(jù)集合 ? =P1Il,其中Ji為空間點(diǎn)的集合，并且對于集合中的任意點(diǎn)Pfcjr1Z)滿足圓柱螺旋線方
4. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟三 中，根據(jù)設(shè)計精度的要求，首先建立一個通過纏繞軸線和躍層/跨圈部位連接曲線起點(diǎn)的 基準(zhǔn)面，然后在躍層/跨圈部位連接曲線向與躍層/跨圈部位起始點(diǎn)重合的新建基準(zhǔn)面上 投影的投影線上插入相同數(shù)量的個坐標(biāo)控制點(diǎn)，并按照與插入坐標(biāo)控制點(diǎn)一一對應(yīng)的關(guān)系 插入若干個共軸基準(zhǔn)面；按照復(fù)合纖維纏繞時的實(shí)際形態(tài)和近似曲線計算出插入的坐標(biāo)控 制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，并向與之對應(yīng)的新建臨時基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換形成新的坐標(biāo)控制點(diǎn)；在 三維設(shè)計環(huán)境中將新生成的坐標(biāo)控制點(diǎn)用樣條曲線連接起來形成新的纏繞曲線躍層/跨 圈部位的中心線；實(shí)現(xiàn)復(fù)合纖維纏繞時在躍層/跨圈部位三維模型的無干涉要求； 這里創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)集合?〇Pj) = {?<八AXfCPU)}，其中為經(jīng)過空間變換 的滿足圓柱螺旋線方程的點(diǎn)數(shù)據(jù)集合；?!^)為新加入跨層圈部位的點(diǎn)集合。
5. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟四 中，根據(jù)預(yù)定義椎體錐度要求需要計算圓錐型復(fù)合纖維纏繞模型中心線控制點(diǎn)坐標(biāo)時，要 將步驟三中保存的數(shù)據(jù)集合OCpi及)進(jìn)行計算機(jī)三維圖形變換；變換方式為首先進(jìn)行以纏 繞芯軸軸線為軸心的基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)變換U、坐標(biāo)系平移變換A、坐標(biāo)控制點(diǎn)以原點(diǎn)為參考 點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)變換r2、坐標(biāo)系平移逆變換2；和基準(zhǔn)面逆向旋轉(zhuǎn)變換;得到滿足錐度要求和 尺寸要求的圓錐型復(fù)合纖維纏繞中心線坐標(biāo)控制點(diǎn)；及對于滿足圓錐螺旋線方程的三維空 間點(diǎn)集合）中的任意點(diǎn)可以簡化為是由三維空間點(diǎn)和 經(jīng)過三維幾何變換得到，也就圮=P(X^z) ，其中r二 T3Ts *1^。
6. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟四 中，根據(jù)設(shè)計要求需要創(chuàng)建圓柱型復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品模型時，則不進(jìn)行計算機(jī)圖形變換； 在步驟三中保存的中心線坐標(biāo)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)集Q(PljR)滿足圓柱型纏繞模型中心線的尺寸要 求。
7. 如權(quán)利要求2所述的復(fù)合纖維可變錐度纏繞模型的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟五 中，將全部的復(fù)合纖維纏繞模型中心線上控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)保存為數(shù)據(jù)文件，然后在三維 設(shè)計環(huán)境中按照中心線控制點(diǎn)的創(chuàng)建順序依次導(dǎo)入控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)并在三維環(huán)境中創(chuàng)建 與坐標(biāo)控制點(diǎn)對應(yīng)的參考點(diǎn)，在三維環(huán)境中創(chuàng)建通過依次通過全部參考點(diǎn)的曲線作為三維 模型的中心線； 最后在三維設(shè)計環(huán)境中調(diào)用實(shí)體建模功能創(chuàng)建復(fù)合纖維纏繞產(chǎn)品的三維模型。
【文檔編號】G06F17/50GK104504193SQ201410794937
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月20日
【發(fā)明者】方舟, 曹巖, 姚慧, 白瑀, 杜江 申請人:西安工業(yè)大學(xué)