[發明專利]空間框架構造套件和空間框架

有效

• 申請號: 201611094632.4
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106815393B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 巴斯蒂安·舍費爾;馬夏爾·納班凱萊·索姆達;戴維·本杰明;丹尼爾·納吉;戴蒙·勞;戴爾·趙
• 申請（專利權）人: 空中客車德國運營有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;B64D11/00;B64F5/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 白皎

本發明涉及空間框架構造套件和空間框架。所述空間框架構造套件包括多個增材制造的空間框架桿和多個連接器，所述空間框架基于通過以下步驟所產生的桁架模型：以幾何邊界表示法構造載荷應力圖；在設計空間中定義多個附接點和載荷施加點；在設計空間中創建附接點與載荷施加之間的互連線的起始網絡；將載荷施加因素分配給互連線的起始網絡的每條線；產生多個潛在空間框架設計；評價多個潛在空間框架設計中的每個關于多個預先確定的優化參數的性能得分；將性能得分高于預先確定的性能閾值的潛在空間框架設計的選擇參數組合起來；以及基于組合的選擇參數重復產生潛在空間框架設計和評價潛在空間框架設計的步驟。

技術領域

本發明涉及空間框架構造套件和用計算機實現方法設計的空間框架構造套件構造的空間框架。

背景技術

工程施工(例如，在航空、土木工程或建筑中)的梁、桁條和框架被設計成承受垂直于各個梁的延伸方向作用的彎曲力。傳統梁可以作為與邊緣的凸緣以及跨在凸緣之間的腹板作為整體部件實現。或者，可在平行延伸的縱向支撐條之間實現刀具滾花的支柱(cuttermilled struts)，而不是腹板，由此導致梁重量下降，因為形成梁所用的材料更少了。

為了減輕飛機上的重量，已經做了若干嘗試來優化飛機結構組件的設計。例如，文獻WO 2014/111707 A1公開了一種設計物體的方法，包括對與該物體對應的數字模型就已經確定在使用該物體的過程中經受相對較高的應力的部分進行分析。使用這些高應力區域來確定物體的哪部分要采用增材制造(AM)工藝生產以及物體的哪部分要采用不同的合適工藝例如加工工藝生產。文獻DE 10 2010 064 100 A1公開了用于分隔飛機的機艙區域的隔斷壁，其具有夾心狀表面結構。

根據預定的設計標準設計結構物體的結構拓撲優化法例如已經公開在了文獻WO2007/076357 A2中。

文獻US 2009/0224103 A1公開了飛機上的隔斷壁，其包括由單獨形成的系統組件構成的支撐元件和由該支撐元件支撐的用于形成區域成形的隔斷壁的張力安裝材料。

然而，需要在保持機械穩定性和有效承載應力引起的載荷的能力的同時具有更小的整體重量的飛機結構組件。

發明內容

因此，本發明的一個目是提供用于優化飛機結構組件的結構拓撲的方案，以減小建造所述組件所需的材料的量。

該目的是通過本發明提供的空間框架構造套件、空間框架和飛機結構組件實現的。

本發明公開的第一方面涉及用于空間框架設計的計算機實現方法，該方法包括以下步驟：以設計空間的幾何邊界表示法構造載荷應力圖；在設計空間中定義多個附接點和載荷施加點；在設計空間中創建多個附接點和載荷施加點中的每兩個之間的互連線的起始網絡；基于載荷應力圖的值將載荷施加因素分配給互連線的起始網絡的每條線；通過根據可變選擇參數選擇性地挑選每個潛在空間框架設計的互連線的起始網絡的不同線子集產生多個潛在空間框架設計；評價多個潛在空間框架設計中的每個相對于多個預先確定的優化參數的性能得分；將性能得分高于預先確定的性能閾值的潛在空間框架設計的選擇參數組合起來；以及基于組合的選擇參數重復產生潛在空間框架設計和評價潛在空間框架設計的步驟。

根據本發明公開的第二方面，空間框架構造套件包括：根據本發明公開的第一方面設計的多個空間框架桿和用于將多個空間框架桿連接到空間框架上的多個連接器。

根據本發明公開的第三方面，空間框架包括根據本發明公開的第一方面設計的多個空間框架桿。

根據本發明公開的第四方面，飛機結構組件包括：具有承重的空間框架桿的空間框架結構的基本為平面的芯板，其中每個空間框架桿是根據本發明公開的第一方面設計的。

根據本發明公開的第五方面，計算機可讀存儲介質包括計算機可執行指令，當在數據處理裝置上執行時，該計算機可執行指令使該數據處理裝置執行根據本發明公開的第一方面的計算機實現方法。