近些年来,在飞机、汽车、造船、服装和玩具等设计及制造领域中,复杂曲面展开技术被越来越广泛地应用于坯料外形的计算和设计。随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展和先进制造技术的采用,设计者可以借助辅助设计工具设计出多种外形美观的高质量曲面结构产品,这对坯料计算方法提出了新的要求。本文采用基于三角片和基于顶点两种曲面初始展开方法来实现复杂曲面的初始展开。对前人提出的基于弹簧-质点模型的展开优化算法进行了改进,实现了优化过程中时间步长的自适应选取;提出三角片翻转区域整体调整算法,快速有效地消除初始展开及优化过程中出现的翻转三角片;考虑材料性质对于展开平面网格形状的影响;在获得初始展开平面的基础上,得到规整的展开平面网格。在前人提出的基于网格角度的全局优化展开方法的基础上,本文提出了基于网格边长度的全局优化展开方法,简称LBF方法,来获得离散曲面展开后的平面网格形状。为提高LBF方法求解效率,提出加速LBF方法。与以往的展开方法相比,LBF方法更加稳定,并且能够控制展开的局部精度。应用上述展开技术,本文基于Windows NT/2000/XP系统和CATIA V5平台应用Visual C++开发工具开发了“复杂曲面近似展开系统”软件模块,实现了复杂曲面的展开计算、展开图形自动绘制、展开误差云图显示和平面网格数据文件自动生成。结构信息数据文件采用CATIA系统的DAT文件格式,二维展开平面图采用CATIA V5数据格式显示;误差文件(.ero文件)由系统生成并通过误差云图显示模块加以显示。