【摘 要】
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光纤线包是光纤制导武器的重要组成部分,制导光纤线包的数字化模型在创建过程中存在建模过程繁琐、数学模型复杂、线包整体参数化困难等问题。在充分了解现有光纤线包的结构,缠绕工艺等的前提下,本文通过实验观察、理论分析、计算机辅助建模等方法,研究了针对不同规格光纤线包统一的精确参数化自动建模和重构方法,并设计开发了光纤线包精确参数化自动建模平台原型系统,实现了线包的快速精确建模与重构。本文的具体研究内容如下
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光纤线包是光纤制导武器的重要组成部分,制导光纤线包的数字化模型在创建过程中存在建模过程繁琐、数学模型复杂、线包整体参数化困难等问题。在充分了解现有光纤线包的结构,缠绕工艺等的前提下,本文通过实验观察、理论分析、计算机辅助建模等方法,研究了针对不同规格光纤线包统一的精确参数化自动建模和重构方法,并设计开发了光纤线包精确参数化自动建模平台原型系统,实现了线包的快速精确建模与重构。本文的具体研究内容如下:(1)基于光纤线包的结构与缠绕形态,本文研究了分层、分段、分区间创建的方式,建立了不同区间段的光纤曲线的数学模型。通过线包底筒的几何参数,驱动光纤轨迹曲线数学模型的参数,精确生成不同位置的光纤轨迹曲线段。在保证各段光纤曲线连接处的连续性和光顺度的条件下,将分段创建的曲线段进行整体合并。通过曲线扫描的方式实现了线包曲线模型向线包实体模型的转化。(2)针对单个线包模型的海量数据问题,本文探究了光纤线包分层创建与装配的轻量化方法,将单个线包分层创建在不同的文件中,再将各层按顺序装配形成线包装配体,装配模型文件保存各个模型之间的装配关系,各模型文件分别保存每一层线包的数据。此轻量化方法减小了单个模型文件的大小,提升了建模速度,并解决了大规模光纤线包模型显示和操作卡顿的难题。(3)针对光纤线包结构和应力分布模型的重构难题,本文探究了线包离散重构方法,建立了线包离散模型并获得了线包的顺序离散点。顺序离散点的生成,为实现线包结构模型和指定长度区间线包模型的重构提供了条件,也为后续建立光纤线包有限元模型提供了依据。在线包结构的重构模型基础上,采用基于实测数据的光纤线包应力分布模型重构方法,解决了线包实测应力数据与长度的一维关系在线包三维模型中的展示问题。(4)根据本文的线包建模与重构的方法,对光纤线包精确参数化自动建模平台原型系统进行了详细设计,并对平台的建模和重构精度进行了测试。建模平台提升了线包建模效率,并且能体现出更多的线包模型细节。经过初步验证,轻量化的建模方式比常规建模方式提升约一倍的建模速度;采用建模平台创建的光纤线包模型与实际线包相比,其首层匝数误差在0.2%以内,线包容线长度误差在4%以内,在各方面与实际模型趋于一致,达到了光纤线包数字化模型的基本要求。
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