[發明專利]一種框架結構工裝剛強度計算幾何特征快速前處理方法

在審

• 申請號: 202210408272.X
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114912313A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 武杰;楊亮;彭艷敏;羅梟;杜穎娜
• 申請（專利權）人: 中航西安飛機工業集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明公開了一種框架結構工裝剛強度計算幾何特征快速前處理方法。為解決框架結構工裝剛強度有限元計算時實體網格劃分法中，網格多、計算量龐大和中性層法手工提取零組件幾何結構、參數效率低下的問題，利用CAD系統提供的API接口進行程序設計開發，拓展原生CAD軟件功能，對框架結構工裝小體積連接件自動清理去除、零組件類型自動判別、工裝零件厚度等參數自動識別歸類，并自動分類建立框架結構工裝剛強度計算標準接口的曲面模型，通過在ABAQUS中進行曲面模型共節點操作，實現框架結構工裝剛強度模型快速前處理，避免了大量重復性手動操作，極大提高了框架結構工裝剛強度計算幾何特征前處理效率。

技術領域

本發明屬于飛機數字化制造領域，具體涉及一種框架結構工裝剛強度計算幾何特征快速前處理方法。

背景技術

框架結構工裝主要由墊片、角片和方鋼組成，廣泛應用于飛機研制中，如飛機裝配型架、工作梯等。隨著飛機研制型號數量和復雜程度快速增長，設計人員需要承擔以前多倍的工作任務，其中包括框架結構工裝的剛強度可靠性計算，而在CAE軟件中進行前處理工作是一項繁瑣辛苦的工作，有可能需要成千上萬次交互操作才能完成，在整個仿真過程中前處理工作會占用一大半精力，需要企業投入巨大人力和時間成本。

目前常用的有限元計算前處理方法有2種：(1)框架實體法：對框架實體直接劃分網格，為保證仿真結果的可靠性，在框架實體零件的厚度方向上至少需要劃分3層網格，框架零件厚度一般分布在6mm至15mm之間，故網格大小一般為2mm至5mm范圍內；針對大型框架結構，都需要劃分千萬甚至上億數量級別的網格單元數量，而以目前個人工作計算機的性能無法承擔如此龐大的計算量，該方法存只適用于超小型框架結構，適用范圍極??；(2)中性層法：提取所有框架零件的中性層面，將存在相互接觸關系的框架零件的中性層面的邊界延伸至另一個零件的中心層面處，手動測量所有框架零件的厚度，將厚度賦于各自對應的中性層面。該方法存在以下缺點：框架結構存在大量的框架零件，手動提取中性層面、延伸邊界、測量零件厚度和指派截面厚度等操作為重復性行為，費時耗力，效率低下。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種框架結構工裝剛強度計算幾何特征快速前處理方法，提高了框架結構剛強度有限元計算前處理方法效率，降低生產成本，且適用范圍廣。

一種框架結構工裝剛強度計算幾何特征快速前處理方法，包括以下幾個步驟：

步驟一、在CAD系統中打開框架結構工裝的實體模型，該實體模型包含組成框架結構工裝的所有幾何實體，包括方鋼、角片、墊片、連接件；

步驟二、批量去除所有幾何實體的連接件：

用CAD系統提供的API接口遍歷所有幾何實體，并測量出每個幾何實體的體積，設置需要清除的連接件的體積閥值，進行連接件的批量刪除。

步驟三、識別所有幾何實體類型：

3.1編寫程序遍歷零件文檔中的每個幾何實體，對于每個幾何實體，定義交互選擇集合Selection1，編寫“Search＂Topology.CGMFace，sel”語句來搜索幾何實體表面的曲面，將所有幾何實體表面的曲面加入交互選擇集合Selection1中，編寫Sur＿Num＝Selection1.Count來獲取幾何實體表面的曲面數量，其中，Sur＿Num為幾何實體表面的曲面數量，遍歷并測量幾何實體表面的曲面的面積，將幾何實體表面的曲面按面積從大到小排序，定義排序后的幾何實體表面的曲面為Sur(i)，Sur(i)的面積定義為Area(i)，i＝1、2……Sur＿Num；

3.2利用步驟3.1的排序后的幾何實體表面的曲面Sur(i)和幾何實體類型識別算法判斷幾何實體類型，幾何實體類型識別算法如下：

3.2.1墊片類幾何實體類型識別算法

1)Sur＿Num＞＝8；

2)Area(1)/Area(2)＜＝1.001；