1.一種基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求和裝配環(huán)境，提取目標(biāo)組件的空間約束邊界；

步驟2：建立簡(jiǎn)化的質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型，其質(zhì)點(diǎn)全部分布在模型表面，并且只有相鄰的兩質(zhì)點(diǎn)之間通過(guò)彈簧進(jìn)行連接；在約束空間中初始化可變形組件，通過(guò)逐漸遞增的氣壓來(lái)模擬可變形組件的自由膨脹，并進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)受力分析；質(zhì)點(diǎn)的重力和摩擦力對(duì)實(shí)現(xiàn)可變形組件設(shè)計(jì)沒(méi)有實(shí)際意義，其值設(shè)定為0，故質(zhì)點(diǎn)主要受力為彈簧彈力、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)阻尼力和內(nèi)部氣體壓力；

步驟3：求解質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程，采用Verlet積分法來(lái)進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)-彈簧系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值積分求解；

步驟4：進(jìn)行碰撞檢測(cè)，采用基于AABB包圍盒樹(shù)的碰撞檢測(cè)方法來(lái)處理可變形組件與約束空間邊界之間的碰撞問(wèn)題，然后轉(zhuǎn)至執(zhí)行步驟5或步驟6；

步驟5：判斷模型是否到達(dá)滿(mǎn)意的形狀，若滿(mǎn)意則終止變形模擬，變形結(jié)束；若不滿(mǎn)意則重新執(zhí)行步驟2；

步驟6：計(jì)算目標(biāo)組件的體積，判斷是否達(dá)到預(yù)定的體積，若達(dá)到則變形結(jié)束；若達(dá)不到則重新執(zhí)行步驟2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟2的質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型，其系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為如下公式：

式中，M為系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣，X為質(zhì)點(diǎn)的空間位置，t為增加氣體壓力的時(shí)間，F(xiàn)_k、F_d和F_p分別為質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的彈簧力矩陣、阻尼力矩陣和氣體壓力矩陣；

設(shè)質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧為理想的線(xiàn)性彈簧，服從胡克定律，并且忽略彈簧變形阻尼，與質(zhì)點(diǎn)相連的每一根彈簧都對(duì)該質(zhì)點(diǎn)有力的作用，假設(shè)與質(zhì)點(diǎn)i通過(guò)彈簧連接的相鄰質(zhì)點(diǎn)有j個(gè)，根據(jù)胡克定律，作用在質(zhì)點(diǎn)i上的彈簧力合力表示為如下公式：

式中，為質(zhì)點(diǎn)i受到的彈簧力合力，E為與質(zhì)點(diǎn)i之間具有彈簧連接的相鄰點(diǎn)集，k_ij為質(zhì)點(diǎn)i與j之間的彈簧剛度，x_i與x_j為質(zhì)點(diǎn)i與j在時(shí)間t時(shí)的位置，為質(zhì)點(diǎn)i與j之間彈簧的原長(zhǎng)；

質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中受到的阻尼力與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度成正比，則阻尼力表示為如下公式：

式中，為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受到的阻尼力；C為阻尼系數(shù)，v為質(zhì)點(diǎn)i的運(yùn)動(dòng)速度；

作用在質(zhì)點(diǎn)i上的氣體壓力等于氣體在與質(zhì)點(diǎn)i相鄰的各個(gè)三角面片上產(chǎn)生的氣體壓力之和；對(duì)于理想氣體，根據(jù)Clausius-Clapeyron方程，質(zhì)點(diǎn)i上受到的氣體壓力表示為如下公式：

式中，為質(zhì)點(diǎn)i受到的氣體壓力，Tri為共用質(zhì)點(diǎn)i的三角面片集，A_ik為與質(zhì)點(diǎn)i相連的三角形k的面積，為三角面片外法向量；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟3的求解質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為將質(zhì)點(diǎn)位置項(xiàng)x(t+Δt)和x(t-Δt)分別采用泰勒公式進(jìn)行展開(kāi)，則得如下公式：

x(t+Δt)＝2x(t)-x(t-Δt)+M^-1F[x(t),v(t)]Δt²；

式中，v(t)和v(t+Δt)分別為t時(shí)刻和(t+Δt)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的速度矩陣；x(t)和x(t+Δt)分別為t時(shí)刻和(t+Δt)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的位移矩陣；F[x(t)，v(t)]為t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)-彈簧系統(tǒng)的受到的合力矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟4的碰撞檢測(cè)的算法步驟如下：

步驟4.1：采用八叉樹(shù)空間剖分方法建立可變形組件與約束空間邊界的層次包圍樹(shù)結(jié)構(gòu)；

步驟4.2：執(zhí)行一次模擬時(shí)間步，根據(jù)x(t)計(jì)算得到x(t+Δt)，并對(duì)此時(shí)可變形組件的包圍盒結(jié)構(gòu)進(jìn)行更新；

步驟4.3：對(duì)可變形組件與約束空間邊界之間進(jìn)行包圍盒相交測(cè)試，找到發(fā)生干涉的底層包圍盒對(duì)；

步驟4.4：對(duì)發(fā)生干涉的底層包圍盒對(duì)內(nèi)部的幾何單元進(jìn)行精確碰撞檢測(cè)，直到找出所有發(fā)生碰撞的質(zhì)點(diǎn)和三角單元，然后更新質(zhì)點(diǎn)位置、速度和受力，顯示模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在所述步驟4.4中，在找到具體碰撞單元之后，對(duì)(t+Δt)時(shí)刻的質(zhì)點(diǎn)位置進(jìn)行修正，修正位置后點(diǎn)的坐標(biāo)表示如下公式：

式中，Δt為時(shí)間步長(zhǎng)，d為質(zhì)點(diǎn)穿透到約束空間內(nèi)部的深度，P(t)和P(t+Δt)為質(zhì)點(diǎn)P在t時(shí)刻以及(t+Δt)的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間約束的可變形組件快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟6的目標(biāo)組件的體積計(jì)算為通過(guò)在可變形組件上對(duì)三角網(wǎng)格面片與坐標(biāo)原點(diǎn)之間構(gòu)成的離散四面體體積進(jìn)行積分，從而目標(biāo)組件的體積表示為如下公式：

式中，V_i1x、V_i1y和V_i1z分別為三角面片上的質(zhì)點(diǎn)i1的三維空間坐標(biāo)，V_i2x、V_i2y和V_i2z分別為三角面片上的質(zhì)點(diǎn)i2的三維空間坐標(biāo)，V_i3x、V_i3y和V_i3z分別為三角面片上的質(zhì)點(diǎn)i3的三維空間坐標(biāo)，并且在這三個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞其外法線(xiàn)呈逆時(shí)針?lè)较蚺挪肌?/p>