[发明专利]一种基于参数化构件的飞机结构设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机结构设计技术领域，特别提供了一种基于参数化构件的飞机结构设计方法。 

背景技术

随着CAD技术的不断深入应用，随着CAD技术越来越成为飞机设计部门必不可少的工具。设计人员需要解决使用CAD完成产品三维实体模型之前的参数确定问题——设计。如果CAD技术不能参与产品参数的确定，那么CAD技术在设计中的应用仅仅是设计结果的描述，并不是真正意义上的设计。CAD系统要参与产品的设计过程，设计过程的模型构造就成为关键。这一模型应能适合CAD/CAE等系统的数据要求，符合专业设计流程的描述。为此，国外各大著名的CAD系统在实现CAD基本功能的基础上，纷纷将CAE技术引入到各自的CAD系统中来，或者向各个CAE系统提供数据接口，期望实现CAD与CAE的集成，满足工程设计需要，这是现有的主流CAD系统的通常做法。目前在零件的实体分析方面，CAD与CAE技术可以实现无缝的集成，但如何解决航空薄壁结构的无缝集成，即解决CAE模型的几何类型与CAE模型几何类型不协调的问题，成为影响CAD与CAE无缝衔接的关键，现有技术还无法解决。 

人们迫切希望获得一种技术效果优良的基于参数化构件的飞机结构设计方法。 

发明内容

本的目的是提供一种技术效果优良的基于参数化构件的飞机结构设计方法。本发明的目的就是为了解决以上问题，提供基于参数化构件的飞机结构设计方法。以此组建飞机的构件库系统，使飞机产品数字化定义过程规范化，为飞机设计各辅流程的仿真分析和优化提供功能、性能模型数据基础，保证几何样机、功能样机/性能样机间数据的协调一致，最终实现提高飞机的设计质量、缩短研制周期的目的。 

本发明一种基于参数化构件的飞机结构设计方法，其特征在于：用参数化构件表述飞机结构中的典型零件，构件中包含结构的几何信息和非几何信息；所述参数化构件是对飞机设计中常用零部件进行归纳整理而形成的、包含几何及非几何属性数据信息的三维数字化模型。在应用中，利用构件实例化生成多个结构件。通过模型简化，提炼结构件中的属性信息，自动生成结构有限元模型。 

所述参数化构件按飞机数字化设计阶段划分的要求，分为4个级别，分别对应方案设计、打样设计、装配设计和详细设计；其中： 

1级构件用于方案设计阶段，是全参数化的模型；2、3、4级构件是在1级构件的基础上，根据不同设计阶段的要求，逐渐补充、完善和成熟，最终得到可用于制造的产品数字化模型；2、3、4级构件反映了产品数字化定义逐渐成熟的过程，主要用于设计人员对设计过程的了解和学习，同时可在构件实例的基础上，对其进行修改，用来满足新的设计任务的要求。与2-4级构件相关的知识更加丰富，并集成了工程常用的设计工具，帮助设计人员进行初步的设计分析。 

对于1级构件而言还满足下述要求： 

“构件”是严格按照三维产品数字化建模规范建立的、包含零件各种属性的参数化的某一类典型零件；当在CATIA环境下完成构件的属性、参数定义后，则能够根据对构件属性和参数的定义生成一个构件的实例，即产品数字化定义结果并置于PDM的全面管理之下； 

“构件的属性”包含几何和非几何属性；其中：几何属性都是参数化的，用于形成三维实例，几何属性具体分为两类，一类是构件的定位参数，如外型曲面、构件定位平面等，另一类是构件的截面形状参数，如厚度、宽度等；构件的非几何属性主要用于描述构件的功能和性能属性，为模型统一关联系统建立功能、性能样机提供基本数据；非几何属性的定义随着构件的不断成熟，其内容逐渐完善。 

构件属性数据是预先定义的构件数据，包括构件的定位数据、截面几何数据、构件的重量系数、构件的可简化单元。在构件统一数据中，需要对构件的几何定位参数、构件的截面特性（几何形状、截面参数）、构件的重量特性、构件在CAE分析中可选的简化特性进行详细定义，形成构件功能、性能属性描述的最大集。构件属性的完备定义是模型简化系统对构件进行简化的依据，是构件使用和简化模块的数据输入源。另一方面，通过建立构件属性定义，规范构件的简化过程，实现有限元模型的自动生成。构件属性定义与构件几何实体处于绑定状态，如果构件库中的构件实体没有对应的属性定义，则该构件实例化后，构件简化模块将无法识别该实例；如果删除构件库件中的某一构件实体时，则该构件对应的属性定义应被一同删除。