[发明专利]一种设计域与连接结构生成设计模型的方法与结构设计工业软件

说明书

本发明提出了一种设计域与连接结构生成设计模型的方法与结构设计工业软件，系统或子系统确定结构设计参数后，基于设计参数自动生成零件的结构设计域，基于连接件库与结构设计域形成统一的可优化设计的几何模型，通过网格划分以及拓扑优化结构设计输出优化后的三维结构模型；优化后的三维结构模型可基于试验或仿真验证再次确定优化设计结果的有效性；验证输出的优化设计模型不合格可进行零件的改进设计，形成设计改进闭环过程。基于快速建模方法的连接件与设计域整体模型建模方法，实现系统参数与实际可加工生成结构的快速成形。

技术领域

本发明涉及机械结构设计技术领域，具体为一种设计域与连接结构生成设计模型的方法与结构设计工业软件。

背景技术

工业软件，顾名思义，指的是工业范畴使用的软件，不同于我们所理解的常规软件，工业软件是工业规律的总结，是数百年工业发展中工业知识和技术积累总和的代码表现形式。工业软件是最高等级的工业产品，现阶段所有复杂的工业制造品，包括飞机、航空发动机、卫星、火箭、机器人、火车、轮船以及芯片等工业产品都是以工业软件为基础设计制造出来的。完备的工业软件体系是中国创造和中国制造的基础。

绝大多数工业产品是以机械系统为基础，集成电力电子、液压、热流、控制而成，机械系统是产品设计的基础。

现有的工业软件体系使得原来只能通过逆向工程仿制的产品开发流程变为从科学原理正向研发的流程进行转变。在科学原理正向研发的流程中，仍然存在以下缺陷：

从零件的几何模型设计、零件的有限元仿真、零件的试验验证与改进设计中，零件的几何模型设计实际上仍然是一个逆向设计的过程：零件的几何模型设计时需要有经验的工程师对结构进行设计，工程师设计这些几何模型时，实际上是以他们以前所经历的各种设计总结的结果为参考，然后基于设计要求进行的模型设计；所以其设计实际上并不是基于力学等物理知识进行的正向设计，仍然是一种逆向设计过程，因此其设计往往也不是最优；

基于这个方法的设计需要多次迭代才能达到一个相对较优的设计结果，是一个非常耗费时间的过程，降低了整个设计流程的效率：由于整机是由很多个零件集成而成，复杂机械系统中的零件数量非常庞大，大量零件数据的管理是一个非常复杂且耗时的过程；更由于各个部件多次循环改进设计而形成不同版本，使得整体管理更加耗时；通常情况下一个产品的开发过程，零部件的设计与验证确认耗费着最大的时间成本；

由于需要人工的参与与工程师经验的差异，不同工程师设计出来的零部件具有明显的形式、可靠性、良好工艺性方面差异，这些差异会降低整机产品设计、制造的可控性，降低整机产品的匹配性能。

机械结构的连接有固定的连接方法与结构形式，如法兰盘、联轴器、万向节、铰链、螺栓螺母、铆接、销接、直接焊接等；但是这些连接方式与设计域之间的结合在工业软件的实现中需要具有确定的方法。

发明内容

针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种设计域与连接结构生成设计模型的方法与结构设计工业软件。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种设计域与连接结构生成设计模型的方法，其特征在于：系统或子系统确定结构设计参数后，基于设计参数自动生成零件的结构设计域，基于连接件库与结构设计域形成统一的可优化设计的几何模型，通过网格划分以及拓扑优化结构设计输出优化后的三维结构模型；优化后的三维结构模型可基于试验或仿真验证再次确定优化设计结果的有效性；验证输出的优化设计模型不合格可进行零件的改进设计，形成设计改进闭环过程。

进一步地：验证输出的优化设计模型不合格后，改变设计域的模型，而后进行网格划分与拓扑优化，进一步生成新的三维零件设计。

进一步地：验证输出的优化设计模型不合格后，改变连接件的结构形式，保持设计域的模型，而后进行网格划分与拓扑优化，进一步生成新的三维零件设计。