[发明专利]一种框架结构工装刚强度计算几何特征快速前处理方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

为了解决上述问题，本发明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。

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：

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：

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。

步骤三、识别所有几何实体类型：

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，几何实体类型识别算法如下：

3.2.1垫片类几何实体类型识别算法

1)Sur＿Num＞＝8；

2)Area(1)/Area(2)＜＝1.001；