[发明专利]一种多层球结构的设计方法

说明书

本申请提供了一种多层球结构的设计方法，属于数据记录器技术领域，具体包括获取所需制造的多层球结构的具体结构参数；获取所述多层球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度；利用建模软件基于所述结构参数、填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参数化建模；利用仿真软件对所述多层球结构的整体结构强度和刚度进行仿真校核；根据仿真结果，对所述多层球结构进行优化；根据优化结果制作所述多层球结构。通过本申请的处理方案，可有效提高球结构的抗爆炸和抗冲击性能。

技术领域

本申请涉及数据记录器技术领域，尤其涉及一种多层球结构的设计方法。

背景技术

数据记录器俗称“黑匣子”，在世界各国相关条例的强制要求下，飞机都必须安装数据记录器，主要的目的是用于事故原因的分析。

现用的主流黑匣子体积约300×200×150mm³，重量约20kg，可见其又大又重。外壳通常采用0.64cm厚的不锈钢或钛合金制成，2.54 cm厚的高温绝缘体安放在外壳中。最里面的记录单元CSMU（坠毁生存记忆单元）使用三层材料，将存储数字信息的内存片隔离，并保存起来，即使是这样的层层保护，仍然在有些空难中黑匣子遭到损坏。

因此，需要研发一种体积更小、质量更轻、保护能力更强的新型黑匣子，用于满足轻量化的发展需求。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种多层球结构的设计方法，至少部分解决现有技术中存在的黑匣子的重量较重、在有些空难中仍会遭到损坏的问题。

本申请实施例提供一种多层球结构的设计方法，包括如下步骤：

获取所需制造的多层球结构的具体结构参数；

获取所述多层球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度；

利用建模软件基于所述结构参数、填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参数化建模；

利用仿真软件对所述多层球结构的整体结构强度和刚度进行仿真校核；

根据仿真结果，对所述多层球结构进行优化；

根据所优化结果制作所述多层球结构。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述获取所需制造的多层球结构的具体结构参数包括：根据保护对象尺寸计算多层球结构最内壳层形成的安全空间大小。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述获取所需制造的多层球结构的具体结构参数还包括：根据安装区域限制条件计算所述多层球结构的最外壳层的大小。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述获取所需制造的多层球结构的具体结构参数还包括：根据载荷和安全系数要求计算所述多层球结构的层数、壳层壁厚和相邻壳层的间隙大小。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在获取相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度时，依据每个壳层比表面积、相邻壳层间隙内填充物均匀填充要求以及3D打印技术的要求进行。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，利用建模软件进行参数化建模时，采用空间曲线阵列方法对相邻壳层间隙内均匀填充的填充物进行设计。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在多层球结构进行优化过程中，采用目标驱动优化技术对所述多层球结构的质量和性能进行优化，所述目标驱动优化技术的优化参数为所述多层球结构的层数、壳层壁厚、相邻壳层的间隙大小、填充物的填充数量和填充物的填充密度的一种或多种的组合。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述制作所述多层球结构具体为：将优化结果数据导入到3D打印成型设备中，利用3D打印技术制作所述多层球结构。