[發明專利]一種石英燈加熱器參數化設計方法

在審

• 申請號: 201410752820.6
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN105740488A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 張婕;蔣軍亮;任青梅;楊志斌;秦強
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明涉及一種石英燈加熱器參數化設計方法，屬于航空航天飛行器環境模擬技術領域。

背景技術

石英燈輻射加熱器屬于高加熱率輻射加熱設備，它通過對試驗對象表面加熱，考核防熱結構的防熱能力。石英燈的熱慣性小，便于電控，非常適應氣動加熱的瞬變特點。同時體積小，功率大，可以拼裝成不同尺寸和形狀的加熱器，在大面積上可以獲得1200kW/m²～1300kW/m²大小的熱流密度，它既適用于大型全尺寸結構熱試驗，也適用于小型熱試驗，對于外形及結構復雜的試驗件，有較好的適應能力，可以滿足大部分結構熱強度試驗要求。

根據熱結構試驗的特點，分別有針對翼面類結構熱強度試驗的平板式加熱器、針對頭錐類結構熱強度試驗的圓錐形加熱器、針對艙體類結構熱強度試驗的圓筒形加熱器。對于不同的試驗件以及加熱條件，僅需要設計不同尺寸的加熱器，而其基本結構形式相同。

傳統的人機交互式繪圖一般需要用精確的尺寸值定義幾何元素，輸入的每一條線都必須有確定的位置，圖形一旦建立，即使結構相似但若想改變圖形大小尺寸，只能對圖形進行編輯，在工程設計中，進行新產品設計不可避免地需要多次反復修改、優化；另一方面，同一種基本結構形式的零部件，其圖形結構具有一定的相似性，往往只是尺寸的大小不同，其圖形隨尺寸參數的變化而變化。

參數化設計方法采用約束表達幾何模型的形狀特征，定義一組參數來控制設計結果，通過調整參數修改設計模型。參數化設計能方便地創建在形狀或功能上相似的設計方案。

石英燈加熱器參數化設計方法是通過對模型進行分析，確定模型設計參數，以CATIA軟件為平臺，采用VisualBasic語言，調用CATIA的部件設計(Partdesign)和產品裝配(ProductAssembly)功能模塊對CATIA進行二次開發，得到石英燈加熱器參數化設計程序，通過界面輸入參數直接快速生成加熱器。

發明內容

本發明的目的是提供一種能快速根據試驗條件和試驗件尺寸的快速石英燈加熱器參數化設計方法。

本發明的技術方案，包括以下步驟：

步驟1：確定石英燈加熱器設計參數；

平板式石英燈加熱器設計參數包括：

(1)加熱器外形輪廓參數：反射板與平板之間的距離H，燈管長度Llight；

(2)燈管布置參數：燈管個數LightNum；

錐形石英燈加熱器設計參數包括：

(1)加熱器外形輪廓參數：錐形加熱器上表面半徑Rtop，下表面半徑Rbottom，以及高度H；

(2)燈管布置參數：燈管排數n，燈管長度Llight，以及半邊錐形反射板上布置的燈管個數num；

步驟2：根據確定的加熱器設計參數類型定制VB界面；

步驟3：編程創建平板式石英燈加熱器和錐形石英燈加熱器的自動化設計程序；

采用VisualBasic，基于CATIAAutomation完成平板式石英燈加熱器自動化設計程序的開發，采用并行方式依次建立平板加熱器的支架、反射板、導流條以及燈管組件，通過CATIA二次開發調用ProductAssembly模塊將其各個組件組合起來，組件之間通過約束裝配，實現平板式石英燈加熱器自動化設計；

采用并行方式創建參考平面、孔以及參考基線，并定義為全局變量，然后建立反射板，用約束定義反射板的三個主要參數Rbottom、Rtop和H，確定了反射板的三個參數，其余部件的形位尺寸都與反射板的尺寸有關，在創建導流條、支架、焊接塊、陶瓷帽時分別定義中間變量，將其表達為Rbottom、Rtop和H的函數，編寫程序，創建各個組件的三維模型，通過約束連接各組件，實現錐形加熱器自動化設計。

對于平板式加熱器，其控制參數應滿足：

H＞0，0＜Llight＜700，0＜LightNum＜22；

對于錐形加熱器，其控制參數應滿足：

Rtop＞0，Rbottom≥Rtop，H＞32；n＞0；Llight＞20；0＜Num＜2*R/45