基于参数化骨架的结构模型自动生成和更新方法技术

本发明专利技术的一个技术方案是提供了一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于参数化骨架的结构模型自动更新方法。本发明专利技术实现了基于标准化UDF模板创建的结构骨架模型的自动解析，运用获取的信息实现了结构SFD和SDD模型的自动化创建；本发明专利技术提出了板类和筋类构件的分组原则，基于该分组原则创建的构件可实现自动分组；本发明专利技术提出了基于结构骨架模型的SFD和SDD模型自动更新方法，在设计迭代过程中通过对结构骨架模型的修改，程序驱动SFD模型和SDD模型自动更新，从而保证模型之间的统一性；可极大提升CATIA V6平台的三维设计效率，保证模型设计质量的同时缩短了设计周期；本发明专利技术具有通用性，适用于基于骨架模型的不同设计场景。适用于基于骨架模型的不同设计场景。适用于基于骨架模型的不同设计场景。

【技术实现步骤摘要】
基于参数化骨架的结构模型自动生成和更新方法


[0001]本专利技术涉及一种基于参数化骨架的结构模型自动生成和更新方法，属于基于CATIA V6平台的船舶三维设计、基于骨架模型的自顶向下设计、自定义特征信息提取、结构模型快速建模和更新等


技术介绍

[0002]CATIA V6是法国达索公司开发的一款CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的基于知识工程的参数化设计和多专业协同设计能力，并且提供多种用于拓展平台设计能力的二次开发语言(CAA、EKL、VBA等)，近年来在船舶设计领域得到了广泛的应用。
[0003]自定义特征(User Defined Feature，简称UDF)在三维设计中用于表达构件几何形状和承载设计参数，用户在创建UDF过程中定义几何形状的表达方式、输入参考、暴露的参数以及几何输出，且可以封装成可复用的设计模板。UDF是CATIA V6实现参数化设计的重要载体。
[0004]在参数化设计基础上，引入骨架模型的概念，并采用关联设计的方法融入协同设计，不仅可以将设计工作提前，并且可以实现产品的快速调整和变更，能够大大缩短产品的整个开发周期。用户可根据实际的业务场景基于参数化设计方法创建不同类型的UDF，以UDF中发布的几何面片表达板类构件轮廓，发布的空间线表达骨材迹线，并且不同发布对象可设置不同的几何参数和属性参数。通过调用UDF模板创建用于表达设计意图的结构骨架模型，然后基于结构骨架模型对结构片体或实体特征进行建模。
[0005]运用CATIA V6平台原生功能可实现基于结构骨架模型的结构片体或具有实体特征的建模，关键在于提取骨架模型中的构件几何特征和属性参数并传递至结构特征模型。通常，结构片体特征模型称为SFD(Structure Function Design)模型，为轻量化模型；结构实体特征模型称为SDD(Structure Detail Design)模型，为显示具体厚度或实际截面形状的模型。
[0006]基于以上
技术介绍
，徐思豪等深入研究了基于CATIA V6的绑扎桥三维设计，整个设计方案采用自顶向下和参数化设计理念，有效的解决了专业协同、设计变更、有限元计算等设计问题。首先，通过调用UDF模板创建结构骨架模型，在骨架模型中表达绑扎桥的外形、空间位置、结构层次等设计信息，并嵌入重要的设计规则和设计参数。然后，基于结构骨架模型创建SFD和SDD模型，SFD模型用于结构有限元分析，而实体模型用于生成设计图纸。最后，基于有限元分析结果不断迭代优化。整个技术方案如图1所示。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：现有的技术方案可以完成基于CATIA V6的绑扎桥三维设计，但是该技术方案存在以下问题：1)由于结构骨架模型中构件数量较多，采用CATIA原生功能依次对构件进行建模必然出现建模效率低下的问题，导致研发周期长；2)由于手动建模，属性参数在由结构骨架模型向SFD和SDD模型传递的过程极易出错；3)在设计迭代
过程中，需要调整SFD、SDD模型中的构件属性参数。如果产生较大的设计变更，需要同步增删构件，导致模型的统一性维护耗费大量时间；4)缺乏对结构骨架模型的修改维护，导致结构骨架模型与实际的设计结果存在较大偏差。以上问题的存在制约了基于CATIA V6的绑扎桥三维设计，且以上问题是基于参数化骨架模型的自顶向下关联设计的通病。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤S1：根据具体的业务需要在CATIA V6中创建UDF参数化模板，以表达结构构件的形状、轨迹、属性信息；
[0010]步骤S2：通过调用多种表达不同类型构件的UDF模板创建结构骨架模型，包括以下步骤：
[0011]步骤S2.1：根据结构骨架模型具体需要依次调用UDF，实例化生成UDF节点；
[0012]步骤S2.2：展开UDF节点，修改节点中的尺寸参数，生成正确形状和大小的板类构件几何面片；
[0013]步骤S2.3：通过修改参数值，设置板类构件以及筋类构件的相关属性；
[0014]步骤S3：通过程序解析结构骨架模型，获取模型中所有UDF的几何特征和对应的属性信息；
[0015]步骤S4：程序根据步骤S3解析的结构骨架模型数据信息创建SFD模型；
[0016]步骤S5：程序根据步骤S3解析的结构骨架模型数据信息创建SDD模型
[0017]优选地，所述步骤S1包括以下步骤：
[0018]步骤S1.1：创建几何面片表示板类构件，通过多个尺寸参数调整构件的轮廓大小，并添加包括厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR在内的属性参数；
[0019]步骤S1.2：创建空间线表示筋类构件的扫掠轨迹，创建几何支撑面表示筋类构件的腹板面位置，并添加包括截面尺寸参数SEC以及材质参数MAT在内的属性参数；
[0020]步骤S1.3：按照步骤S1.1和步骤S1.2中的属性参数规则维护参数名称，体现出属性参数和构件的对应关系；
[0021]步骤S1.4：发布UDF中表达板类构件的几何面和属性参数；
[0022]步骤S1.5：发布UDF中表达筋类构件的空间线、腹板支撑面和属性参数。
[0023]优选地，所述步骤S1.1中，若某个板类构件需要独有属性参数，则在UDF中添加该板类构件的独有属性参数；若多个相似的板类构件需要共同的属性参数，则在UDF中添加多个板类构件的共同属性参数；除以上两种情况外，以公用属性参数作为所有板类构件的属性参数。
[0024]优选地，所述步骤S1.2中，若某个筋类构件需要独有参数，则在UDF中添加该筋类构件的独有属性参数；如果多个相似的筋类构件需要共同的参数，则在UDF中添加多个筋类构件的共同属性参数；除以上两种情况外，以公用属性参数作为所有筋类构件的参数。
[0025]优选地，所述步骤S3包以下步骤：
[0026]步骤S3.1：通过程序查询CATIA V6三维结构树中所有的UDF对象；
[0027]步骤S3.2：获取所有UDF节点的名称，通过去重得到所有的UDF类型，后续按照UDF类型依次对其中的构件进行分组，不同类型的UDF之间互不干预；
[0028]步骤S3.3：依次获取UDF中板类构件以及对称元素的几何面和对应的包括厚度参
数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR在内的属性参数，计算几何面的周长L和面积A，将以上信息存储在数据库中，后续以厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR和面积A作为板类构件的分组依据；
[0029]步骤S3.4：依次获取UDF中筋类构件以及对称元素的空间迹线、腹板支撑面以及对应的包括截面尺寸参数SEC以及材质参数MAT在内的属性参数，将以上信息存储在数据库中，后续以截面尺寸参数SEC和材质参数MAT作为筋类构件的分组依据。
[0030]优选地，所述步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据具体的业务需要在CATIA V6中创建UDF参数化模板，以表达结构构件的形状、轨迹、属性信息；步骤S2：通过调用多种表达不同类型构件的UDF模板创建结构骨架模型，包括以下步骤：步骤S2.1：根据结构骨架模型具体需要依次调用UDF，实例化生成UDF节点；步骤S2.2：展开UDF节点，修改节点中的尺寸参数，生成正确形状和大小的板类构件几何面片；步骤S2.3：通过修改参数值，设置板类构件以及筋类构件的相关属性；步骤S3：通过程序解析结构骨架模型，获取模型中所有UDF的几何特征和对应的属性信息；步骤S4：程序根据步骤S3解析的结构骨架模型数据信息创建SFD模型；步骤S5：程序根据步骤S3解析的结构骨架模型数据信息创建SDD模型。2.如权利要求1所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：步骤S1.1：创建几何面片表示板类构件，通过多个尺寸参数调整构件的轮廓大小，并添加包括厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR在内的属性参数；步骤S1.2：创建空间线表示筋类构件的扫掠轨迹，创建几何支撑面表示筋类构件的腹板面位置，并添加包括截面尺寸参数SEC以及材质参数MAT在内的属性参数；步骤S1.3：按照步骤S1.1和步骤S1.2中的属性参数规则维护参数名称，体现出属性参数和构件的对应关系；步骤S1.4：发布UDF中表达板类构件的几何面和属性参数；步骤S1.5：发布UDF中表达筋类构件的空间线、腹板支撑面和属性参数。3.如权利要求2所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S1.1中，若某个板类构件需要独有属性参数，则在UDF中添加该板类构件的独有属性参数；若多个相似的板类构件需要共同的属性参数，则在UDF中添加多个板类构件的共同属性参数；除以上两种情况外，以公用属性参数作为所有板类构件的属性参数。4.如权利要求2所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S1.2中，若某个筋类构件需要独有参数，则在UDF中添加该筋类构件的独有属性参数；如果多个相似的筋类构件需要共同的参数，则在UDF中添加多个筋类构件的共同属性参数；除以上两种情况外，以公用属性参数作为所有筋类构件的参数。5.如权利要求2所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S3包以下步骤：步骤S3.1：通过程序查询CATIA V6三维结构树中所有的UDF对象；步骤S3.2：获取所有UDF节点的名称，通过去重得到所有的UDF类型，后续按照UDF类型依次对其中的构件进行分组，不同类型的UDF之间互不干预；步骤S3.3：依次获取UDF中板类构件以及对称元素的几何面和对应的包括厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR在内的属性参数，计算几何面的周长L和面积A，将以上信息存储在数据库中，后续以厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR和面积A作为板类构
件的分组依据；步骤S3.4：依次获取UDF中筋类构件以及对称元素的空间迹线、腹板支撑面以及对应的包括截面尺寸参数SEC以及材质参数MAT在内的属性参数，将以上信息存储在数据库中，后续以截面尺寸参数SEC和材质参数MAT作为筋类构件的分组依据。6.如权利要求5所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S4包以下步骤：步骤S4.1：根据UDF类型名称在三维结构树中创建几何图形集节点GS，作为该种UDF的父级节点GSRoot；步骤S4.2：获取该类UDF中所有板类构件的分组，然后根据分组信息在父级节点GSRoot下创建几何图形集GSPanel；步骤S4.3：获取该类UDF中所有筋类构件的分组，然后根据分组信息在父级节点GSRoot下创建几何图形集GSStiffener；步骤S4.4：将板类构件的几何面带链接复制到SFD模型中，根据外部参考创建结构片体特征对象SFDPanel，为结构片体特征对象SFDPanel设置对应的包括厚度参数TK、材质参数MAT、加厚方向参数DIR在内的属性参数；然后，将结构片体特征对象SFDPanel存储在几何图形集GSPanel节点中；步骤S4.5：将筋类构件的空间迹线和腹板支撑面带链接复制到SFD模型中，根据外部参考创建结构片体特征对象SFDStiffener，为结构片体特征对象SFDStiffener设置对应的包括截面尺寸参数SEC以及材质参数MAT在内的属性参数；然后，将结构片体特征对象SFDStiffener存储在几何图形集GSStiffener节点中。7.如权利要求6所述的一种基于参数化骨架的结构模型自动生成方法，其特征在于，所述步骤S5包以下步骤：步骤S5.1：根据UDF类型名称在三维结构树中创建产品级节点Physical Product，作为该种UDF的父级节点PrdRoot；步骤S5.2：获取该类UDF中所有板类构件的分组，然后根据分组信息在父级节点PrdRoot下创建产品级节点PrdPanel；步骤S5.3：获取该类UDF中所有筋类构件的分组，然后根据分组信息在父级节点PrdRoot下创建产品级节点PrdStiffener；步骤S5.4：将板类构件的几何面带链接复制到SDD模型中，根据外部参考创建结构实体特征对象SDDPanel，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹梦瑶，徐思豪，周桐，李海瑞，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七，
类型：发明
国别省市：