具有复杂拓扑结构的分支线缆大量存在于复杂产品中,而目前虚拟装配过程仿真的对象大多为单支线缆,较少考虑分支线缆,使得包含线缆的产品虚拟装配仿真的适用范围受到了限制。本文对分支线缆的物性建模、模型的快速求解以及线缆虚拟装配过程仿真技术展开了研究,从而为分支线缆的虚拟装配过程仿真提供有效的方法和工具支持。论文的主要研究工作概括如下:(1)分析了产品虚拟装配过程仿真的特点,并对国内外相关领域的研究现状进行了综述。通过总结现有研究成果中的线缆物性建模方法和线缆虚拟装配过程仿真技术的优势和不足,分析了当前研究成果存在的问题,阐述了线缆物性建模与虚拟装配过程仿真的研究内容和意义。(2)研究了分支线缆的物性建模方法。以Cosserat弹性杆模型为基础,根据线缆内部结构的特点建立了分支线缆的物性模型。该模型综合考虑了弯曲、扭转和拉压变形、外力(如重力)的作用以及线缆的连续特性,实现了对具有复杂拓扑结构的分支线缆形变的准确预测,为线缆的虚拟装配过程仿真提供了条件。(3)研究了线缆物性模型的快速求解方法。引入了罚函数对能量最小化问题中的等式约束进行转换,将其作为模型的势能进行统一处理。并对线缆进行了离散处理,从而能够通过代数表达式对线缆的势能进行描述。在分析装配过程中各类操作约束的基础上,得到了物性模型求解所需的边界条件。最后采用GPU加速技术求解线缆物性模型。通过以上方法实现了线缆物性模型的快速、稳定和准确求解。(4)研究了线缆虚拟装配过程仿真方法。从装配过程中操作约束变化的角度,建立了适用于虚拟装配过程仿真的线缆信息模型,以描述线缆的拓扑和几何等信息。并研究了线缆信息模型的生成方法,并与现有计算机辅助设计软件进行了集成,能够利用线缆布局设计产生的线缆三维模型进行装配仿真。提出了面向刚柔混合的装配过程建模方法,该模型考虑了线缆的柔性,能够对装配过程中线缆的形变进行记录,实现刚柔混合装配过程的模拟。(5)基于本文提出的线缆物性模型和虚拟装配过程仿真方法,开发了线缆装配过程仿真系统。介绍了该系统的开发背景、系统结构、开发环境、模块设计、实现方法等,并利用典型实例对软件系统进行了应用验证。最后,对全文进行了总结,并对本研究方向的进一步工作和未来的研究重点进行了展望和设想。