飞机设计曲面快速分割程序开发与应用.pdf

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1、飞机设计曲面快速分割程序开发与应用DevelopmentandApplicationofProgramforRapidDividingSurfacesinAircraftDesign中航工业沈阳飞机设计研究所陈小鹏沈晓东魏星杨丽娜【摘要]阐述了基于CATIAV5系统进行二次开发，将飞机设计过程中需要在CAE分析软件中进行有限元网格划分的曲面在CATIA中实时分割成多个区域的实现方法。针对包含多个待分割曲面的数模文件，程序利用该文件中的曲线集合对所有的曲面进行区域分割，剔除噪声元素后得到分割结果，并保持分割结果与原始曲面的关联关系。在减

2、少手工操作时间、实现与设计数据的同步更新、提高CAE分析工作的效率等方面取得明显效果。关键词：快速区域分割噪声曲线关联关系【ABSTRACT】ThispaperexpoundsthemethodofrapiddividingsurfaceswhichwillbemeshedinCAEsoftwareintoseveralareasbasedonCATIA．Aimingatthepartdocumentthatcontainsapluralityofsurfaces，thesoftwarecanuselinesingeometrical

3、setnamed“Line’’todivideallsurfacesandeliminatenoiseelement，thenwecangetthesurfaceswhichmaintainrelationshipbetweensegmentationresultsandtheoriginalsurfaces．Itcanmakegreatprogressinreducingmanualoperation，updatingdatasynchronouslyandimprovingefficiencyofCAEanalysis．Keywo

4、rds：RapidregiondividingNoiselineLinkedrelationDoI：10．16080／j．issnl671．833x．2015．S2．074有限元分析(FiniteElementAnalysis，FEA)是指利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，其核心思想是结构的离散化，即将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，对实际结构的物理性能，可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析。有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、有限元求解、计算结果的后处理三

5、部分。当今有限元分析软件与通用CAD软件(如CATIA)的集成使用已成为一种发展趋势。用CATIA软件完成零部件的造型设计后，直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为742015年增刊s2止。由于有限元网格划分后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的精确度，各CAE软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高u】。但对于许多工程实际问题，在求解过程中直接对外形曲面、零件表面等具有复杂几何形状的结构进行网格划分，可能会

6、引起某些单元畸变，造成求解发散。因此在对全机或部件进行结构有限元分析前，应事先将曲面按分析需要切割成较小区域，以便后期采用CAE软件进行网格划分的时候，可以在紧要区域(通常为应力最大的区域)将网格划分得更密更多，足够多的网格划分将使计算结果收敛(收敛是指随着单元数量的增加，计算结果趋于精确值)。1程序的功能架构本程序基于CATIAV5进行二次开发，对飞机外形曲面和结构承力件的表面进行快速区域分割，主要用于飞机部件级的结构CAE分析的前期准备工作。飞机产品大部件下包含多个数模文件，单个数模文件内需要分割的外形曲面和结构承力件的表面可能有

7、几十个，用以分割的参考曲线可能有几百条，如果直接利用CATIA的曲面分割功能进行一次性分割，可能会因逻辑错误造成求解失败。因此，需要设计人员认真分析曲面与曲线的空间位置关系，规划分割顺序，逐条曲线逐个曲面地进行迭代分割，耗时较多，效率低下，且极易造成重复或疏漏。为了提高设计人员的工作效率，通过程序开发批量完成飞机部件下所有数模文件中的曲面分割工作，同时保留分割后的曲面与原来曲面的链接关系，以便在曲面设计更改后，分割后的曲面可同步更新。程序架构主要包括3部分：(1)数模文件预处理：考虑部件的结构布置和连接形式等因素，抽取待分割曲面与分割

8、曲线，并按约定的格式设置到零件结构树上；(2)界面设计：在CATIAV5的“创成式曲面设计”模块中创建程序的启动界面；(3)区域分割：利用数模中的多条曲线对多个曲面垒E垦Q型垒堕!!鱼垒L丛垒丛些坠曼工堕垦!些鱼I曼鱼旦