一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法技术

本发明专利技术公开了一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法。为解决框架结构工装刚强度有限元计算时实体网格划分法中，网格多、计算量庞大和中性层法手工提取零组件几何结构、参数效率低下的问题，利用CAD系统提供的API接口进行程序设计开发，拓展原生CAD软件功能，对框架结构工装小体积连接件自动清理去除、零组件类型自动判别、工装零件厚度等参数自动识别归类，并自动分类建立框架结构工装刚强度计算标准接口的曲面模型，通过在ABAQUS中进行曲面模型共节点操作，实现框架结构工装刚强度模型快速前处理，避免了大量重复性手动操作，极大提高了框架结构工装刚强度计算几何特征前处理效率。征前处理效率。征前处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法


[0001]本专利技术属于飞机数字化制造领域，具体涉及一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法。

技术介绍

[0002]框架结构工装主要由垫片、角片和方钢组成，广泛应用于飞机研制中，如飞机装配型架、工作梯等。随着飞机研制型号数量和复杂程度快速增长，设计人员需要承担以前多倍的工作任务，其中包括框架结构工装的刚强度可靠性计算，而在CAE软件中进行前处理工作是一项繁琐辛苦的工作，有可能需要成千上万次交互操作才能完成，在整个仿真过程中前处理工作会占用一大半精力，需要企业投入巨大人力和时间成本。
[0003]目前常用的有限元计算前处理方法有2种：(1)框架实体法：对框架实体直接划分网格，为保证仿真结果的可靠性，在框架实体零件的厚度方向上至少需要划分3层网格，框架零件厚度一般分布在6mm至15mm之间，故网格大小一般为2mm至5mm范围内；针对大型框架结构，都需要划分千万甚至上亿数量级别的网格单元数量，而以目前个人工作计算机的性能无法承担如此庞大的计算量，该方法存只适用于超小型框架结构，适用范围极小；(2)中性层法：提取所有框架零件的中性层面，将存在相互接触关系的框架零件的中性层面的边界延伸至另一个零件的中心层面处，手动测量所有框架零件的厚度，将厚度赋于各自对应的中性层面。该方法存在以下缺点：框架结构存在大量的框架零件，手动提取中性层面、延伸边界、测量零件厚度和指派截面厚度等操作为重复性行为，费时耗力，效率低下。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，提高了框架结构刚强度有限元计算前处理方法效率，降低生产成本，且适用范围广。
[0005]一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，包括以下几个步骤：
[0006]步骤一、在CAD系统中打开框架结构工装的实体模型，该实体模型包含组成框架结构工装的所有几何实体，包括方钢、角片、垫片、连接件；
[0007]步骤二、批量去除所有几何实体的连接件：
[0008]用CAD系统提供的API接口遍历所有几何实体，并测量出每个几何实体的体积，设置需要清除的连接件的体积阀值，进行连接件的批量删除。
[0009]步骤三、识别所有几何实体类型：
[0010]3.1编写程序遍历零件文档中的每个几何实体，对于每个几何实体，定义交互选择集合Selection1，编写“Search＂Topology.CGMFace，sel”语句来搜索几何实体表面的曲面，将所有几何实体表面的曲面加入交互选择集合Selection1中，编写Sur＿Num＝Selection1.Count来获取几何实体表面的曲面数量，其中，Sur＿Num为几何实体表面的曲面数量，遍历并测量几何实体表面的曲面的面积，将几何实体表面的曲面按面积从大到小
排序，定义排序后的几何实体表面的曲面为Sur(i)，Sur(i)的面积定义为Area(i)，i＝1、2
……
Sur＿Num；
[0011]3.2利用步骤3.1的排序后的几何实体表面的曲面Sur(i)和几何实体类型识别算法判断几何实体类型，几何实体类型识别算法如下：
[0012]3.2.1垫片类几何实体类型识别算法
[0013]1)Sur＿Num＞＝8；
[0014]2)Area(1)/Area(2)＜＝1.001；
[0015]3)Area(1)/Area(3)＞＝4；
[0016]4)Area(1)/Area(4)＞＝4。
[0017]3.2.2角片类几何实体类型识别算法
[0018]1)Sur＿Num＞＝8；
[0019]2)1＜＝Area(1)/Area(2)＜＝1.5；
[0020]3)1.02＜＝Area(3)/Area(4)＜＝2；
[0021]4)Area(1)/Area(5)＞＝4。
[0022]3.2.3方钢类几何实体类型识别算法
[0023]1)9＜＝Sur＿Num＜＝25；
[0024]2)Area(1)/Area(2)＜＝2；
[0025]3)Area(1)/Area(3)＜＝2；
[0026]4)Area(1)/Area(4)＜＝2；
[0027]5)Area(3)/Area(4)＜＝2；
[0028]6)Area(1)/Area(9)＞＝5；
[0029]步骤四、计算几何实体厚度：
[0030]对于每个几何实体，根据步骤三所识别出的几何实体类型，利用相应的几何实体厚度计算方法获得几何实体厚度，几何实体厚度计算方法如下：
[0031]4.1垫片类几何实体厚度计算方法
[0032]测量Sur(1)和Sur(2)之间的距离，即为垫片厚度T1；
[0033]4.2角片类几何实体厚度计算方法
[0034]分别测量Sur(1)与Sur(2)、Sur(3)、Sur(4)之间的角度，如果其中某一角度为0，则测量角度为0对应的面与Sur(1)的之间的距离，即为角片的厚度T2；
[0035]4.3方钢类几何实体厚度计算方法
[0036]分别测量Sur(1)与Sur(2)、Sur(3)
……
Sur(8)之间的角度，记录角度为0的面，测量Sur(1)与角度为0的面的距离，记录其中最小距离对应的面Sur＿Min与最大距离对应的面Sur＿Max，测量Sur＿Min与Sur(1)的之间的距离，即为方钢的厚度T3。
[0037]步骤五、构造几何实体的有限元计算前处理曲面：
[0038]对于每个几何实体，根据步骤三所识别出的几何实体类型，利用相应的几何实体有限元计算前处理曲面构造方法获得几何实体的有限元计算前处理曲面，几何实体有限元计算前处理曲面构造方法如下：
[0039]5.1垫片类几何实体有限元计算前处理曲面构造方法
[0040]将Sur(1)偏移T1/2的距离，测量偏移后的面Sur＿P与Sur(2)之间的距离T＿P，如
果T＿P＝T1/2，则Sur＿P为垫片中性层面；如果T＿P＝3＊T1/2，则反向偏移Sur(1)，偏移距离为T1/2，得到垫片类几何实体有限元计算前处理曲面。
[0041]5.2角片类几何实体有限元计算前处理曲面构造方法
[0042]分别测量Sur(1)与Sur(2)、Sur(3)、Sur(4)之间的距离，如果其中某一距离为0，则将距离为0对应的面与Sur(1)接合成一个面，即为角片类几何实体有限元计算前处理曲面。
[0043]5.3方钢类几何实体有限元计算前处理曲面构造方法
[0044]分别测量Sur(1)、Sur＿Max与其余面的距离之间的距离，记录与Sur(1)、Sur＿Max距离都为0的面，将距离都为0面与Sur(1)、Sur＿Max接合成一个面，即为方钢类几何实体有限元计算前处理曲面。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一 在CAD系统中打开框架结构工装的实体模型，该实体模型包含组成框架结构工装的所有几何实体，包括方钢、角片、垫片、连接件；步骤二 批量去除所有几何实体的连接件；步骤三 识别所有几何实体类型；步骤四 计算几何实体厚度；步骤五 构造几何实体的有限元计算前处理曲面；步骤六 批量给每个几何实体的有限元计算前处理曲面赋予对应的几何实体厚度值；步骤七 几何实体的有限元计算前处理曲面共节点。2.根据权利要求1所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于所述的步骤二具体过程为：用CAD系统提供的API接口遍历所有几何实体，并测量出每个几何实体的体积，设置需要清除的连接件的体积阀值，进行连接件的批量删除。3.根据权利要求1所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于所述的步骤三具体过程为：3.1编写程序遍历零件文档中的每个几何实体，对于每个几何实体，定义交互选择集合Selection1，编写“Search＂Topology.CGMFace，sel”语句来搜索几何实体表面的曲面，将所有几何实体表面的曲面加入交互选择集合Selection1中，编写Sur＿Num＝Selection1.Count来获取几何实体表面的曲面数量，其中，Sur＿Num为几何实体表面的曲面数量，遍历并测量几何实体表面的曲面的面积，将几何实体表面的曲面按面积从大到小排序，定义排序后的几何实体表面的曲面为Sur(i)，Sur(i)的面积定义为Area(i)，i＝1、2
……
Sur＿Num；3.2利用步骤3.1的排序后的几何实体表面的曲面Sur(i)和几何实体类型识别算法判断几何实体类型。4.根据权利要求3所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于当几何实体类型为垫片时，几何实体类型识别算法为：1)Sur＿Num＞＝8；2)Area(1)/Area(2)＜＝1.001；3)Area(1)/Area(3)＞＝4；4)Area(1)/Area(4)＞＝4。5.根据权利要求3所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于当几何实体类型为角片时，几何实体类型识别算法为：1)Sur＿Num＞＝8；2)1＜＝Area(1)/Area(2)＜＝1.5；3)1.02＜＝Area(3)/Area(4)＜＝2；4)Area(1)/Area(5)＞＝4。6.根据权利要求3所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于当几何实体类型为方钢时，几何实体类型识别算法为：1)9＜＝Sur＿Num＜＝25；
2)Area(1)/Area(2)＜＝2；3)Area(1)/Area(3)＜＝2；4)Area(1)/Area(4)＜＝2；5)Area(3)/Area(4)＜＝2；6)Area(1)/Area(9)＞＝5。7.根据权利要求1所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于所述的步骤四计算几何实体厚度，具体过程为：对于每个几何实体，根据步骤三所识别出的几何实体类型，利用相应的几何实体厚度计算方法获得几何实体垫片、角片和方钢的厚度。8.根据权利要求7所述的一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法，其特征在于当几何实体为垫片时，几何实体厚度计算方法为：测量Sur(1)和Sur(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：武杰，杨亮，彭艳敏，罗枭，杜颖娜，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：