具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种曲面结构上材料应力状态的确定方法的流程示意图，本说明书实施例提供一种曲面结构上材料应力状态的确定方法，所述方法包括：

S102、获取曲面结构的图像参数。

在具体的实施过程中，曲面结构可以是设计人员设计的产品的结构曲面图像，曲面结构中可以由多个点构成，曲面结构中可以包括图像参数，其中，图像参数可以是各个点的坐标或各个点的相对位置关系。

S104、根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，所述测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段，相邻的所述中心轨迹段具有相同的路径特征点P_n+1。

可以理解的是，测地线中心轨迹可以是曲面结构中的任意一条中心轨迹。其具体的选取方式可以根据实际需要进行设置。

在具体的实施过程中，图2是本申请实施例提供的另一种曲面结构上材料应力状态的确定方法的流程示意图，如图2所示，所述根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，包括：

S202、根据所述图像参数将所述曲面结构拆分成多个相互拼接的三角面片。

S204、在所述曲面结构中根据预设需求选取任意一个边缘的三角面片上作为起始三角面片。

具体的，预设需求可以是预先设定的。

S206、在所述起始三角面片上选取铺放起始点；

S208、根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点；

S210、以所述当前路径特征点为铺放起始点，重复执行：根据所述铺放起始点及测地线算法确定所述起始三角面片至相临三角面片的当前中心轨迹段及当前路径特征点，所述当前路径特征点为当前中心轨迹段的终点，直至当前中心轨迹段的终点在所述曲面结构的边界。

在具体的实施过程中，曲面结构可以是STL格式，STL格式的文件可以是在计算机图形应用系统中，用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单，应用很广泛。STL格式的文件由许多三角面片组成的，用大量的三角形来无限逼近目标曲线曲面。STL是最多快速原型系统所应用的标准文件类型。STL是用三角网格来表现3D CAD的模型。

S106、在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q_n。

在具体的实施过程中，由于测地线中心轨迹由多个依次连接的中心轨迹段构成，且测地线中心轨迹可以是从曲面结构的一侧边缘至曲面结构的另一侧的边缘，每条中心轨迹段上可以近似表征该线段是直线，为了更准确的计算许用应力可以在每条中心轨迹段选取对应的中间特征点Q_n。

可以理解的是，中间特征点Q_n不是路径特征点P_n+1。中间特征点Qn与中心轨迹段起点的距离是所在中心轨迹段起点与所在中心轨迹段终点距离的预设倍数。

S108、根据各个所述中间特征点分别生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，并确定所述第一折线路径的第一折线起点A_n和第一折线终点B_n的坐标。

在具体的实施过程中，第一折线路径是在曲面结构上经过对应的中间特征点Q_n且与中间特征点Q_n所在的中心轨迹段垂直的线段，第一折线起点A_n至中间特征点Q_n的距离与第一折线终点B_n至中间特征点Q_n的距离可以是相等的且大于预设阈值的。

S110、根据各个所述中间特征点Q_n的坐标、各个所述第一折线起点A_n的坐标及第一折线终点B_n的坐标确定所述曲面结构的第一许用应变，所述第一许用应变为测地线中心轨迹中弯折程度最大的点许用应变。

具体的，由于测地线中心轨迹中不同点的弯折程度可能不同，因此在确定第一许用应变时，可以将测地线中心轨迹中的全部点的许用应变确定出后进行比较，将最大的测地线中心轨迹中的弯折程度最大的点，即点对应的许用应变最大的许用应变作为第一许用应变。

示例地、图3是本申请实施例提供的一种确定曲面结构上测地线中心轨迹的材料应力状态的方法示意图，图4是本申请实施例提供的另一种确定曲面结构上任意中心轨迹的材料应力状态的方法示意图，如图3-4所示，曲面结构第一许用应力的技术可以包括：(1)在曲面结构S上，选定铺放起点P₀和铺放方向P₀P₁，按照测地线算法，得到系列点P₀、P₁、…、P₁₂、…、P_n，并最终形成测地线中心轨迹P₀P₁₂。

(2)对于曲面结构S上的轨迹点，P₀、P₁、…、P₁₂，其坐标是可以根据曲面结构的图像参数确定；因此单个面片内的中心轨迹段P_n-1P_n(n≥1)可根据路径特征点的坐标计算得到。

(3)在中心轨迹段P_n-1P_n上取点Q_n-1，使P_n-1Q_n-1＝λP_n-1P_n，其中λ为实数，且0≤λ≤1。通过设定λ值，由于P_n-1、P_n和λ已知，因此可求得点Q_n-1的坐标。

(4)在Q_n-1处沿与中心轨迹段P_n-1P_n垂直的方向，以Q_n-1为起点、按照测地线算法计算第一折线路径中Q_n-1A_n-1和Q_n-1B_n-1，直至第一折线路径Q_n-1A_n-1和/或Q_n-1B_n-1的累计长度达到w，其中w为沿材料宽度方向、距离材料长度中性线的测地距离，即预考察变形点处距离材料长度中性线的距离。W为预设阈值。

(5)在中心轨迹段P_nP_n+1上取点Q_n，使P_nQ_n＝λP_nP_n+1，其中λ为实数，且0≤λ≤1。通过设定λ值，由于P_n、P_n+1和λ已知，因此可求得点Q_n的坐标。

(6)在Q_n处沿与中心轨迹段P_nP_n+1垂直的方向，以Q_n为起点、按照测地线算法计算第一折线路径Q_nA_n和Q_nB_n，直至第一折线路径Q_nA_n和/或Q_nB_n的累计长度达到w，其中w为沿材料宽度方向、距离材料长度中性线的测地距离，即预考察变形点处距离材料长度中性线的距离。

(7)计算Q_nQ_n+1·A_nA_n+1、Q_nQ_n+1·B_nB_n+1，若Q_nQ_n+1·A_nA_n+1＜0(或Q_nQ_n+1·B_nB_n+1＜0)，表明纤维已发生严重屈曲，见图4中的B₁B₂；若Q_nQ_n+1·A_nA_n+1＞0(或Q_nQ_n+1·B_nB_n+1＞0)，进行下一步计算。

(8)计算折线Q_nQ_n+1、A_nA_n+1和B_nB_n+1的长度，如果A_nA_n+1＞Q_nQ_n+1，表明一侧产生拉应变；如果A_nA_n+1＜Q_nQ_n+1，表明一侧产生压应变；根据材料力学定义，Q_nQ_n+1为中性线，则A_nA_n+1一侧应变大小为(A_nA_n+1-Q_nQ_n+1)/Q_nQ_n+1，B_nB_n+1一侧应变大小为(B_nB_n+1-Q_nQ_n+1)/Q_nQ_n+1。

(9)比较(A_nA_n+1-Q_nQ_n+1)/Q_nQ_n+1、(B_nB_n+1-Q_nQ_n+1)/Q_nQ_n+1与许用应变[ε](拉应变或压应变)，即可判断测地中性线上Q_n-1处、在垂直于中性线方向上距离Qn-1点长度为w的应变。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q_n，之后还包括：

在相邻所述中间特征点Q_n之间选取中间辅助点P′_n+1，

根据各个所述中间辅助点P′_n+1分别生成与中间辅助连接线垂直的第二折线路径，并确定所述第二折线路径的第二折线起点A′_n和第二折线终点B′_n的坐标，其中，所述中间辅助连接线为中间特征点Q_n和中间特征点Q_n+1的连接线；

根据各个所述中间辅助点P′_n+1的坐标、各个所述第二折线起点的坐标及第二折线终点的坐标确定所述曲面结构的第二许用应变，所述第二许用应变为中心轨迹段上弯折程度最大的许用应变。

具体的，由于不同中心轨迹段中不同点的弯折程度可能不同，因此在确定第二许用应变之前，可以对全部中心轨迹段进行许用应变计算，选取出全部中心轨迹段中点对应最大的许用应变作为第二许用应变。

示例地、图4是本申请实施例提供的另一种确定曲面结构上任意中心轨迹的材料应力状态的方法示意图；图5是本申请实施例提供的又一种确定曲面结构上任意中心轨迹的材料应力状态的方法示意图，如图4-5所示，曲面结构第一许用应力的技术可以包括：STL面片曲面上任意中心轨迹的运算原理步骤与测地线中心轨迹的运算原理步骤类似，所不同的是：为了提高任意曲面上、任意中心轨迹下的计算精度，在点Q_n-1和Q_n中间的轨迹点P_n处，求向量P_nP′_n＝(Q_n-1P_n+P_nQ_n)/2，如图5所示；在P_n处沿与线段P_nP′_n垂直的方向，以P_n为起点、按照测地线算法计算轨迹线折线P_nA′_n和P_nB′_n，直至折线P_nA′_n和P_nB′_n的累计长度达到w，其中w为沿材料宽度方向、距离材料长度中性线的测地距离，即预考察变形点处距离材料长度中性线的距离；计算Q_nQ_n+1·A_nA_n+1、Q_nQ_n+1·B_nB_n+1，若Q_nQ_n+1·A_nA_n+1＜0(或Q_nQ_n+1·B_nB_n+1＜0)，表明纤维已发生严重屈曲，见图4中的B₁B₂，若Q_nQ_n+1·A_nA_n+1＞0(或Q_nQ_n+1·B_nB_n+1＞0)，进行下一步计算；计算折线Q_nP_nQ_n+1、A_nA′_n+1A_n+1和B_nB′_n+1B_n+1的长度，如果A_nA′_n+1A_n+1＞Q_nP_nQ_n+1，表明一侧产生拉应变；如果A_nA′_n+1A_n+1＜Q_nP_nQ_n+1，表明一侧产生压应变；根据材料力学定义，Q_nP_nQ_n+1为中性线，则A_nA′_n+1A_n+1一侧应变大小为(A_nA′_n+1A_n+1-Q_nP_nQ_n+1)/Q_nP_nQ_n+1，B_nB′_n+1B_n+1一侧应变大小为(B_nB′_n+1B_n+1-Q_nP_nQ_n+1)/Q_nP_nQ_n+1；比较(A_nA′_n+1A_n+1-Q_nP_nQ_n+1)/Q_nP_nQ_n+1、(B_nB′_{n+ 1}B_n+1-Q_nP_nQ_n+1)/Q_nP_nQ_n+1与许用应变[ε](拉应变或压应变)，即可判断任意中性线轨迹上P_n处、在垂直于中性线方向上距离P_n点长度为w的应变。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：

比较所述第一许用应变和所述第二许用应变的大小；

将所述第一许用应变和所述第二许用应变取值大的许用应变作为当前许用应变；

基于所述当前许用应变确定所述曲面结构的材料。

在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，

所述基于所述当前许用应变确定所述曲面结构的材料，包括：

将所述当前许用应变与材料数据库中的各个许用应变相比较；

将材料数据库中的大于所述当前许用应变且所述当前许用应变与材料数据库中许用应变的差值在预设阈值内的许用应变对应的材料作为所述曲面结构的材料。。

在具体的实施过程中，材料数据库中存储有多种材料对应的许用应变，可以在确定的曲面结构上任意一点处的材料应力状态与材料数据库中存储的多种材料对应的许用应变进行比较，在比较之后确定曲面结构的制作材料。

本发明的实施通过在曲面结构上生成测地线中心轨迹，并根据测地线中心轨迹上的路径特征点生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，通过第一折线路径的起点和终点及路径特征点计算曲面结构的第一许用应变，解决当曲面曲率变化时，一定宽度的材料，在距离其长度中性线一定距离w处，材料可能已经发生较大的变形，提高复合材料设计、结构设计、强度计算的合理性和可行性。

另一方面，图6是本发明实施例提供的一种曲面结构上材料应力状态的确定装置的结构示意图，如图6所示，本发明提供一种曲面结构上材料应力状态的确定装置，包括：

图像参数获取模块810，被配置为执行获取曲面结构的图像参数；

路径特征点确定模块820，被配置为执行根据所述图像参数确定测地线中心轨迹及测地线中心轨迹中各个路径特征点的坐标，所述测地线中心轨迹包括多个依次连接的中心轨迹段，相邻的所述中心轨迹段具有相同的路径特征点P_n+1；

中间特征点确定模块830，被配置为执行在所述测地线中心轨迹上每条中心轨迹段上选取对应的中间特征点Q_n；

第一折线路径生成模块840，被配置为执行根据各个所述中间特征点分别生成与所在的中心轨迹段的第一折线路径，并确定所述第一折线路径的第一折线起点A_n和第一折线终点B_n的坐标；

第一许用应变确定模块850，被配置为执行根据各个所述中间特征点Q_n的坐标、各个所述第一折线起点A_n的坐标及第一折线终点B_n的坐标确定所述曲面结构的第一许用应变，所述第一许用应变为测地线中心轨迹中弯折程度最大的点许用应变。

需要说明的是，上述实施例提供的装置，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

另一方面，图7是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图7所示，本发明提供一种曲面结构上材料应力状态的确定设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集可由电子设备的处理器执行以完成上述所述的曲面结构上材料应力状态的确定方法。

可选地，在本发明实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备和存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本发明实施例所提供测试方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。