[發明專利]一種基于MSC.simxpert對航天運載器進行有限元分析的方法

有效

• 申請號: 201410217020.4
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103984827B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 朱振濤;王立朋;王江;曾杜娟;章凌;王斌;趙博
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術領域

本發明屬于結構有限元分析領域，具體涉及一種基于MSC.simxpert(MSC公司)對航天運載器進行有限元分析的方法。?

背景技術

新型航天運載器結構不僅載荷復雜，結構復雜，而且大量運用新型材料，所以新型航天運載器結構的設計難度和復雜度都遠高于以往的型號，按照以往的“先設計、后分析、再試驗”的串行研制流程難以滿足新型號結構系統的研制周期要求和結構性能要求，因此，必須在結構設計的同時開展結構分析與優化工作，采用大量的仿真分析來代替試驗驗證。而制約結構仿真分析速度和效率最主要的工作量是仿真分析模型的建立。以往常規的結構有限元仿真分析模型都是在有限元軟件中直接建立，由于有限元軟件的前處理建模功能較商用CAD軟件的建模功能要差很多，這種直接建模方式不僅建模效率低，而且容易出錯，加上每個人的建模習慣不同，導致模型的通用性不強，并且由于建模過程沒有統一的規范，導致在組裝聯合模型時也經常會出現問題。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有結構有限元仿真計算領域，有限元模型建模效率低、模型通用性不強的問題，提出了一種基于MSC.simxpert對航天運載器進行有限元分析的方法，通過CAD、CAE有效結合，可有效提高有限元建模與分析的效率。?

本發明包括如下技術方案：?

一種基于MSC.simxpert對航天運載器進行有限元分析的方法，包括如下步驟：?

(1)建立航天運載器結構的ProE模型，所述ProE模型包括曲面特征、曲線特征和實體特征，每個特征名稱由幾何關鍵字、尺寸關鍵字、流水號和屬性名?組成；?

(2)在MSC.simxpert讀入所述ProE模型形成simxpert特征模型，讀入XML文件格式的材料屬性庫；?

(3)根據特征的幾何關鍵字對所述simxpert特征模型中的幾何特征進行識別生成simxpert幾何模型，基于simxpert幾何模型建立有限元模型；所述有限元模型包括實體單元、殼單元和梁單元；?

(4)根據特征名稱中的屬性名對所述simxpert特征模型中的材料屬性進行識別獲得材料屬性信息；根據所述材料屬性信息從讀入的XML文件格式的材料屬性庫中查找每個幾何特征對應的單元屬性，并根據查找的單元屬性為有限元模型賦屬性，其中單元屬性包括材料、厚度和截面信息；?

(5)利用所建立的有限元模型進行有限元分析。?

通過判斷特征的幾何關鍵字是否為“V”遍歷simxpert特征模型中的所有實體，如果是實體則關聯實體曲線，并通過識別實體的尺寸關鍵字，劃分特征實體網格，生成實體單元；通過判斷特征的幾何關鍵字是否為“S”遍歷simxpert特征模型中的所有曲面，如果是曲面，則尋找曲線所屬的特征曲面，關聯特征曲面與特征曲線，并通過識別尺寸關鍵字，劃分曲面網格，得到殼單元；通過判斷特征的幾何關鍵字是否為“B”遍歷simxpert特征模型中的所有曲線，如果是曲線，則將該曲線作為種子線，通過識別尺寸關鍵字，對該曲線撒種子點，劃分特征曲線網格，得到梁單元。?

本發明與現有技術相比具有如下優點：?

本發明結合CAD軟件(ProE)與CAE軟件(MSC.simxpert)的優點，運用CAD軟件強大的建模功能作為有限元軟件的前處理，這樣不僅提高了建模的效率，還提高了有限元模型的通用性，最終實現航天運載器結構快速、高效研制的目的。?

附圖說明

圖1為本發明基于MSC.simxpert對航天運載器進行有限元分析的方法流程?圖。?

圖2為對simxpert特征模型中的幾何特征進行識別，并建立有限元模型的流程圖。?

圖3為基于本方法建立的尾罩PROE模型圖。?

圖4為基于本方法建立的尾罩有限元模型圖。?

具體實施方式

下面就結合附圖對本發明做進一步介紹。?

如圖1所示，本發明的基于MSC.simxpert對航天運載器進行有限元分析的方法，包括如下步驟：?

(1)建立航天運載器結構的ProE模型，所述ProE模型包括曲面特征、曲線特征和實體特征。?

為了將ProE模型中的特征被SimXpert模板所識別，需要將ProE模型中的特征按照一定的命名規范進行命名，ProE特征名稱由幾何關鍵字、尺寸關鍵字、流水號、屬性名四部分組成，例如：?