薄壁柔性件多体装配变形快速仿真理论与方法研究

大型薄壁结构装配过程变形导致尺寸误差大、部件连接困难、残余应力大等问题，"无应力装配"正成为装配追求目标。有限元类的常规数值方法计算效率低，无法满足装配工艺规划阶段的仿真和分析需要。本项目提出支持薄壁结构装配变形快速仿真与分析的理论与方法，主要包括：基于LOD参数多边形网格与物理变形特征相结合的薄壁结构等效力学模型；基于自由度归约和几何推理的装配约束处理方法；基于不平衡二叉树层次模型变换的可变形体间实时碰撞检测处理方法；基于LOD模型的薄壁结构协调变形快速求解方法。通过建立薄壁柔性结构装配变形快速仿真与分析的综合试验环境对理论和方法进行验证和改进，从而为装配工艺规划阶段的薄壁柔性件多体装配变形快速仿真与分析提供理论基础和方法支撑，也将为探索柔性体多体变形实时仿真作理论和方法上的探索。

薄壁结构装配过程变形导致尺寸误差大、部件连接困难、残余应力大等问题，本项目提出支持薄壁结构装配变形快速仿真与分析的理论与方法，研究内容主要包括：基于多边形网格的薄壁结构等效力学模型；薄壁结构装配约束处理方法；可变形体间实时碰撞检测处理方法；薄壁结构协调变形快速求解方法。项目经过近3年的研究工作，目前已全面完成了预定研究任务，达到立项目标。在项目研究工作中，提出了基于平面三角网格的薄壁件变形求解完整方法——三角网格拉普拉斯变形法（Triangular Grid Laplace deformation, TGL），包括平面三角单元的建立、基于平面三角单元的薄壁件变形求解物理方程推导、薄壁结构常用装配约束的几何与力学边界条件表达、基于共轭梯度法的装配变形方程求解，并通过薄板变形试验和与FEM方法对比验证了。项目的提出的方法为薄壁结构装配变形求解提供了新方法，它可以避免网格划分直接利用三角面片构造单元网格，并且具有更快的求解速度，从而为实时、交互式装配工艺仿真中的变形计算提供了理论和方法支持。项目研究过程中工发表论文11篇，其中SCI检索4篇，EI检索4篇，获得一项软件著作权。