航空飞行器锁机构参数化建模仿真研究

研究锁机构优化设计,对航空飞行器任务完成起着至关重要的作用。由于以往研究多集中在实验仿制方面,开展仿真理论研究的较少,针对上述问题提,出了一种能有效避免锁机构运动干涉,合理设计锁机构的参数化建模和运动学仿真模型。利用锁机构强度分析的尺寸优化方法,设计了锁机构厚度、宽度以及销轴与杆件的接触长度等尺寸参数,实现了锁机构的参数化实体建模,建立了锁机构的运动学仿真模型,进行运动状态仿真。结果表明,设计的锁机构运动连续性好,无运动干涉现象,能实现有效闭合、开启。锁钩工作行程中,第32s前,"稳转速"接近锁闩,32s后快速扣合,实现锁紧;在锁紧瞬间,加速度急速增大,产生较大速度和力,符合实际情况。说明该模型能很好地用于航空飞行器锁机构的结构设计,有效模拟锁机构实际运动状态,为其正常设计应用提供理论依据。     

基于PCL的高超飞行器结构参数化建模

在复杂的高超飞行器总体设计中,参数化建模起关键作用。该文根据结构分析软件MSC.Patran提供的二次开发语言PCL的特点,利用PCL实现参数化的高超飞行器结构建模功能。程序提供总体集成的接口便于总体集成优化。静应力与模态计算的结果显示出网格的有效性和计算的正确性。     

基于UG二次开发的参数化建模方法

对于目前有关UG二次开发中零件的常用参数化建模方法,论文提出了两种更为简单快速的建模方法.第一种方法是以内齿圈参数化设计为例,通过先建立零件的模板模型,然后在其对话框的回叫函数中,编写代码更改参数,最后更新,实现零件的参数化.第二种方法是以超声变幅杆为例,利用UG建模环境中的JA文件录制功能,将零件的建模过程进行录制,用得到的代码在对话框的回叫程序中替代原本用API或grip开发的零件建模程序,然后将对话框的输入值与代码中模型的参数进行关联,实现零件的参数化.这两种方法的应用能有效减少设计人员的重复劳动,提高设计效率.     

SolidWorks波状螺杆参数化建模

本文根据波状螺杆的结构特征,在形体分析的基础上对波状螺杆进行参数化建模,介绍了SolidWorks波状螺杆参数化建模的过程和技术要点,探索了参数化技术在螺杆快速设计、系列设计及变形设计中的应用.     

面向人机工程学设计的参数化人体建模系统

在Unigraphics平台上利用OpenGRIP、OpenAPI和UIStyler等技术开发了用于产品人机工程学设计的参数化人体建模系统。论述了参数化人体模型的结构设计与建模方法,介绍了本建模系统基本功能和运行机制,以及开发工具、开发思路和技术路线,并对本系统在具体的人机工程学设计中的应用进行了详细介绍。     

基于参数化技术的隧道三维建模方法

针对已有隧道三维建模方法缺少交互性和多样性的不足,提出了基于参数化建模技术的隧道三维建模与景观仿真方法。试验表明,该方法能够快速和有效的建立多种景观隧道三维模型,能将隧道三维设计与三维场景形象直观的表现出来,满足隧道三维建模快速、多样性和交互性的要求。     

三维参数化零部件库建模方法研究

基于参数化建模技术构建企业产品数据库,是实现大规模定制设计和快速响应设计的基础。以UG软件为开发平台,分析软件提供的多种标准件建库方法,给出了基于UG零部件库二次开发的基本流程,提出基于UG的层次性参数化建模方法,利用主模型和自顶向下的方法实现零部件的参数化建模,并给出了其实现方法。结合数控机床快速响应设计系统中刀具库设计开发的工作流程,给出了刀具库的应用开发实例。     

飞机结构总体优化设计方法

优化设计可以改善结构的应力分布,合理布置材料,从而提高材料的利用率.通过对全机结构逐层分解,确定优化设计变量、优化区域以及响应约束,并应用MSC Nastran中的可行方向法和敏度分析方法,对MA700飞机的机翼进行优化设计方法研究,考虑稳定性因素,初步解决长桁尺寸确定的问题,为后续优化设计工作积累经验.     

面向属性的参数化建模在Revit API中的应用

为改进目前构件级建模过程存在的效率低问题,提出面向属性的参数化建模过程.此方法使建模师不需要重复传统建模操作,通过设置模型属性参数就可以实现相关数据的统计和计算从而快速建模.以球面网格结构为例,将参数化建模思想融入到Revit二次开发技术中,借用VS开发工具实现三维模型的快速生成.在操作时,用户只需通过用户界面输入矢高、跨度和环数等结构参数即可以完成模型的快速建立.通过此程序,还可以实现肋环形和施威德勒型2种类型的选择,实时监测设置的参数是否满足规范要求.     

CAD系统的二次开发在飞机构型优化中的应用

飞机概念设计优化目前存在的主要问题是分析对象的几何描述过于简单、描述不统一和修改困难,造成分析计算可信度不高而且不同学科分析模块间信息很难转换。从建立一个三维运输机参数模型入手,通过CAD系统的二次开发,将模型集成到设计优化框架中,应用高信度的计算流体方法（CFD）,以飞机起飞重量最小为目标完成构型优化。     

Application of multiobjective optimization in aircraft control systems design

Multiobjective optimization techniques are applied in the design of an aircraft lateral control system. A large manned reentry vehicle and a fighter aircraft are considered. An algorithm suggested by Lin's Proper Inequality Constraints method, is implemented in the numerical computation of Pareto-optimal solutions. Subsequently, a trade-off analysis of several Pareto-optimal solutions is conducted.     

飞机平尾普通肋的优化设计

在飞机平尾普通肋的轻量化设计过程中,采用桁架肋代替传统的腹板肋,并利用HyperWorks的OptiStruct模块对桁架肋进行详细的尺寸优化和形状优化.优化设计时以结构质量最小为目标函数,以肋缘条与斜支柱的截面参数为设计变量,以von Mises应力和临界屈曲因子为约束条件.优化后的桁架肋质量比原腹板肋约减少29%,表明采用该方法对飞机平尾结构进行轻量化设计可行.     

新涡桨飞机机头结构优化设计

在新涡桨支线飞机机头结构初始方案设计阶段,采用MSC Nastran对机头初始设计方案进行总体结构分析和尺寸优化,为机头结构选型和详细设计提供参考.     

Integration of topology and shape optimization for design of structural components

This paper presents an integrated approach that supports the topology optimization and CAD-based shape optimization. The main contribution of the paper is using the geometric reconstruction technique that is mathematically sound and error bounded for creating solid models of the topologically optimized structures with smooth geometric boundary. This geometric reconstruction method extends the integration to 3-D applications. In addition, commercial Computer-Aided Design (CAD), finite element analysis (FEA), optimization, and application software tools are incorporated to support the integrated optimization process. The integration is carried out by first converting the geometry of the topologically optimized structure into smooth and parametric B-spline curves and surfaces. The B-spline curves and surfaces are then imported into a parametric CAD environment to build solid models of the structure. The control point movements of the B-spline curves or surfaces are defined as design variables for shape optimization, in which CAD-based design velocity field computations, design sensitivity analysis (DSA), and nonlinear programming are performed. Both 2-D plane stress and 3-D solid examples are presented to demonstrate the proposed approach. Received January 27, 2000 Communicated by J. Sobieski     

基于优化设计的印制板组件精细化动力学建模方法

以模态测试结果作为修正的目标值,提出了采用ANSYS优化设计对螺栓连接型印制板组件进行精细化动力学建模的方法.首先使用ANSYS概率设计模块计算出印制板组件特征值对结构材料参数的灵敏度.然后基于灵敏度分析结果与螺栓连接处的建模误差,使用ANSYS优化设计模块对印制板组件进行参数修正,最后通过比较不同边界条件下组件的固有特性验证了修正后参数的有效性.研究表明:基于灵敏度分析和建模误差的优化设计方法可以有效提高螺栓连接型印制板组件动力学模型的建模精度.     

Shape design optimization of stationary fluid-structure interaction problems with large displacements and turbulence

This paper presents general and efficient methods for analysis and gradient based shape optimization of systems characterized as strongly coupled stationary fluid-structure interaction (FSI) problems. The incompressible fluid flow can be laminar or turbulent and is described using the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (RANS) together with the algebraic Baldwin–Lomax turbulence model. The structure may exhibit large displacements due to the interaction with the fluid domain, resulting in geometrically nonlinear structural behaviour and nonlinear interface coupling conditions. The problem is discretized using Galerkin and Streamline-Upwind/Petrov–Galerkin finite element methods, and the resulting nonlinear equations are solved using Newtons method. Due to the large displacements of the structure, an efficient update algorithm for the fluid mesh must be applied, leading to the use of an approximate Jacobian matrix in the solution routine. Expressions for Design Sensitivity Analysis (DSA) are derived using the direct differentiation approach, and the use of an inexact Jacobian matrix in the analysis leads to an iterative but very efficient scheme for DSA. The potential of gradient based shape optimization of fluid flow and FSI problems is illustrated by several examples.     

飞机结构整体优化和细节分析

飞机结构复杂,部件众多,连接形式复杂,传统的单一计算方法已很难满足计算要求,为更好地挖掘飞机的承载能力,还要考虑结构局部进入塑性区应力分布.对飞机结构进行有限元分析,有时需同时考虑整体和局部,大型结构采用较密的网格会耗费大量时间、资源等,甚至会导致计算不收敛;局部结构须划分较细的网格才能得到局部构件的细节应力.以某型飞机机翼为例,简单介绍开展飞机结构整体优化和细节分析的方法与流程.