[發明專利]一種設計域與連接結構生成設計模型的方法與結構設計工業軟件

在審

• 申請號: 202110248964.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112966349A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 蔣愛華
• 申請（專利權）人: 蔚錸工業軟件（杭州）有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06T17/20;G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 丁劍

本發明提出了一種設計域與連接結構生成設計模型的方法與結構設計工業軟件，系統或子系統確定結構設計參數后，基于設計參數自動生成零件的結構設計域，基于連接件庫與結構設計域形成統一的可優化設計的幾何模型，通過網格劃分以及拓撲優化結構設計輸出優化后的三維結構模型；優化后的三維結構模型可基于試驗或仿真驗證再次確定優化設計結果的有效性；驗證輸出的優化設計模型不合格可進行零件的改進設計，形成設計改進閉環過程。基于快速建模方法的連接件與設計域整體模型建模方法，實現系統參數與實際可加工生成結構的快速成形。

技術領域

本發明涉及機械結構設計技術領域，具體為一種設計域與連接結構生成設計模型的方法與結構設計工業軟件。

背景技術

工業軟件，顧名思義，指的是工業范疇使用的軟件，不同于我們所理解的常規軟件，工業軟件是工業規律的總結，是數百年工業發展中工業知識和技術積累總和的代碼表現形式。工業軟件是最高等級的工業產品，現階段所有復雜的工業制造品，包括飛機、航空發動機、衛星、火箭、機器人、火車、輪船以及芯片等工業產品都是以工業軟件為基礎設計制造出來的。完備的工業軟件體系是中國創造和中國制造的基礎。

絕大多數工業產品是以機械系統為基礎，集成電力電子、液壓、熱流、控制而成，機械系統是產品設計的基礎。

現有的工業軟件體系使得原來只能通過逆向工程仿制的產品開發流程變為從科學原理正向研發的流程進行轉變。在科學原理正向研發的流程中，仍然存在以下缺陷：

從零件的幾何模型設計、零件的有限元仿真、零件的試驗驗證與改進設計中，零件的幾何模型設計實際上仍然是一個逆向設計的過程：零件的幾何模型設計時需要有經驗的工程師對結構進行設計，工程師設計這些幾何模型時，實際上是以他們以前所經歷的各種設計總結的結果為參考，然后基于設計要求進行的模型設計；所以其設計實際上并不是基于力學等物理知識進行的正向設計，仍然是一種逆向設計過程，因此其設計往往也不是最優；

基于這個方法的設計需要多次迭代才能達到一個相對較優的設計結果，是一個非常耗費時間的過程，降低了整個設計流程的效率：由于整機是由很多個零件集成而成，復雜機械系統中的零件數量非常龐大，大量零件數據的管理是一個非常復雜且耗時的過程；更由于各個部件多次循環改進設計而形成不同版本，使得整體管理更加耗時；通常情況下一個產品的開發過程，零部件的設計與驗證確認耗費著最大的時間成本；

由于需要人工的參與與工程師經驗的差異，不同工程師設計出來的零部件具有明顯的形式、可靠性、良好工藝性方面差異，這些差異會降低整機產品設計、制造的可控性，降低整機產品的匹配性能。

機械結構的連接有固定的連接方法與結構形式，如法蘭盤、聯軸器、萬向節、鉸鏈、螺栓螺母、鉚接、銷接、直接焊接等；但是這些連接方式與設計域之間的結合在工業軟件的實現中需要具有確定的方法。

發明內容

針對背景技術中指出的問題，本發明提出一種設計域與連接結構生成設計模型的方法與結構設計工業軟件。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種設計域與連接結構生成設計模型的方法，其特征在于：系統或子系統確定結構設計參數后，基于設計參數自動生成零件的結構設計域，基于連接件庫與結構設計域形成統一的可優化設計的幾何模型，通過網格劃分以及拓撲優化結構設計輸出優化后的三維結構模型；優化后的三維結構模型可基于試驗或仿真驗證再次確定優化設計結果的有效性；驗證輸出的優化設計模型不合格可進行零件的改進設計，形成設計改進閉環過程。

進一步地：驗證輸出的優化設計模型不合格后，改變設計域的模型，而后進行網格劃分與拓撲優化，進一步生成新的三維零件設計。

進一步地：驗證輸出的優化設計模型不合格后，改變連接件的結構形式，保持設計域的模型，而后進行網格劃分與拓撲優化，進一步生成新的三維零件設計。