飞机机翼结构三维几何模型快速建模方法研究
02-20
飞机结构设计的任务是在总体设计的基础上,设计出满足各项具体要求的结构。机翼结构设计是指根据指定的原始依据,合理地选择各结构的受力形式,确定结构元件的数量及尺寸,布置主要受力构件,其具体流程分为打样设计和详细设计2个阶段[1]。
在打样设计阶段,首先对元件进行二维布局设计,然后建立三维几何模型,通过对三维模型进行有限元分析来评估结构主要性能,根据分析结果再对二维布局进行修改,直到满足要求为止。因此,打样设计是一个反复修改和逐步优化的过程,此外打样设计确定的各零部件三维几何模型也是详细设计的基础。
由于打样设计的迭代性和循环性,从二维布局设计、修改到建立三维几何模型通常要耗费结构设计人员大量的时间,影响了飞机的设计效率。因此实现打样设计的快速设计流程,是提高设计效率的有效措施之一。
在快速建模领域中,已有面向船体结构快速建模的研究[2]。针对飞机机翼结构设计,罗明强等提出基于ACIS和HOOPS平台开发的工具集OpenCADS[3],实现机翼结构和整体油箱的快速设计及参数化调整。但是OpenCADS与通用CAD软件集成时,需要进行数据交换,会产生几何数据的缺陷[4],需要耗费大量的时间对有缺陷的几何数据进行处理。针对目前航空企业普遍采用
CATIA软件进行设计的现状,本课题对机翼结构几何模型的快速建模技术进行了研究,结合参数化建模方法,在CATIA软件平台开发了机翼结构快速建模系统,以机翼的外形曲面为输入,根据二维布局,快速生成机翼结构的三维几何模型,实现快速打样设计,为后续结构布局的优化设计、有限元分析和详细设计打下基础。