一种凸壳橡皮筋模拟二维产品紧凑布局的变节拍操作方法

摘要

本发明为一种凸壳橡皮筋模拟二维产品紧凑布局的变节拍操作方法，橡皮筋环绕n个凸壳构成凸壳橡皮筋模型,主要步骤为：计算n个凸壳的内接圆中最小直径d；n个凸壳的面积之和S、时间节拍、T_t初始时刻模型面积S_t及据橡皮筋弹性张力估算各凸壳的初始平均速度根据凸壳数量和形状选取k值,d和L_t中较小的值与k的乘积为当前节拍距离D_Tt。时间时间节拍T_t＝δT_t’。基于T_t，计算各凸壳的运动轨迹，得到本时间节拍结束时各凸壳的位置；检查是否为紧凑布局，是则结束，否则继续。本发明D_T为参照设置变节拍T_t，有效地减少所需节拍数，提高紧凑布局设计效率，提供了机械产品设计轻量化和精量化的高效方法。

主权项

一种凸壳橡皮筋模拟二维产品紧凑布局的变节拍操作方法，所述凸壳橡皮筋模拟二维产品紧凑布局将包含在二维布局空间内的各组件分别简化在本模型平面上的投影，即二维的凸壳，橡皮筋环绕在各组件的凸壳外围，构成凸壳橡皮筋模型，该模型的橡皮筋的弹性力施加于参与布局的各凸壳，使凸壳产生移动、碰撞后旋转与滑移，最终得到二维产品的紧凑布局；所述凸壳橡皮筋模型的橡皮筋环绕n个凸壳,n为大于2的整数，其特征在于主要步骤如下：Ⅰ、计算d取所述凸壳橡皮筋模型内n个凸壳的内接圆中最小的直径为d；Ⅱ、计算S计算所述凸壳橡皮筋模型内的n个凸壳面积之和，即，Ⅲ、计算S_t计算本时间节拍T_t初始时刻所述凸壳橡皮筋模型的面积S_t；Ⅳ、估算在每个时间节拍T_t初始时刻，模型中橡皮筋被拉长，通过胡克定律估算其弹性张力F，求出与橡皮筋接触的每个凸壳受到的张力F_it；估算橡皮筋张力作用下这些凸壳移动的速度v_it，得到在该时间节拍T_t本模型中各凸壳的初始平均速度Ⅴ、计算L_t根据步骤Ⅱ计算所得的S和步骤Ⅲ所得S_t计算本时间节拍T_t初始时刻的L_t$L_t=\sqrt{S_t-S};$Ⅵ、选择系数k根据凸壳数量和形状的复杂性选取k值,0.01≤k≤0.6；Ⅶ、计算当前节拍距离D_Tt步骤Ⅰ所得d和步骤Ⅴ所得L_t中较小的值与步骤Ⅵ所得k的乘积为当前节拍距离D_Tt，即：D_Tt＝k×Min{d,L_t}将当前节拍距离D_Tt转化为当前时间节拍T_t；D_T除以步骤Ⅳ所得的本节拍内各凸壳的初始平均速度得到时间T_t＝δT’，δ＝0.5～0.9；Ⅷ、分析检测基于步骤Ⅶ所得当前时间节拍T_t，通过碰撞检测得到各凸壳之间碰撞点的位置、碰撞时间以及碰撞点的受力；得到本时间节拍内各凸壳产生的相应物理运动及本时间节拍结束时各凸壳的位置；Ⅸ、检查检查步骤Ⅷ完成后当前各凸壳布局是否为紧凑布局，若已为紧凑布局，结束；若未实现紧凑布局，返回步骤Ⅲ。