proeNGINEER的行為建模技術(shù)

2013-08-06 by:ProE/Croe培訓(xùn)中心來源:仿真在線

1 引言
    隨著proeNGINEER軟件技術(shù)的引進(jìn)和推廣,三維設(shè)計(jì)在固體火箭發(fā)動機(jī)和探空火箭的設(shè)計(jì)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用,設(shè)計(jì)人員利用設(shè)計(jì)的三維模型進(jìn)行模擬裝配、干涉檢查并獲取質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等重要的設(shè)計(jì)參數(shù),同時還為結(jié)構(gòu)計(jì)算分析提供了幾何模型,人大提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)水平。然而上述應(yīng)用只發(fā)揮了三維設(shè)計(jì)的一部分功能,包括行為建模、標(biāo)準(zhǔn)化、通用件庫和二次開發(fā)等多種技術(shù)的研究與應(yīng)用工作有待進(jìn)行,只有充分挖掘并拓展軟件的功能,才能夠充分發(fā)揮軟件的價值,從而使其更好地服務(wù)于設(shè)計(jì)工作。
    在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,我們的設(shè)計(jì)經(jīng)常需要在一定的約束條件下滿足一定的口標(biāo),希望在最短的時間內(nèi),找到能滿足工程標(biāo)準(zhǔn)的最佳設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往需要我們進(jìn)行大量反復(fù)的計(jì)算或需要編程解決,而行為建模技術(shù)則可使設(shè)計(jì)人員在很短的時間內(nèi)完成尋找解決方案的任務(wù),使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新更快更好。
    2 行為建模技術(shù)
    行為建模(Behavioral Modeling)技術(shù)是一種綜合考慮產(chǎn)品所要求的功能行為、設(shè)計(jì)背景的幾何圖形的實(shí)體建模技術(shù),它采用知識捕捉和迭代求解的智能化方法,使i殳計(jì)人員可以面對不斷變化的要求,追求高度創(chuàng)新的、能滿足行為和完善性要求的設(shè)計(jì)。
    3 應(yīng)用實(shí)例
    3.1 某火箭配重體設(shè)計(jì)
    下面以某火箭試驗(yàn)用配重體的設(shè)計(jì)為例對行為建模的典型過程加以介紹。
    問題:為了滿足全箭的質(zhì)量和質(zhì)心位置要求,需利用現(xiàn)有兩塊料頭即配重l和配重2加工成配重體,如圖2所示,要求配重體質(zhì)量為35.2kg,質(zhì)心距艙體端面向后60mm處。
    解決方案:將配重2的內(nèi)徑與長度作為設(shè)計(jì)變量,然后執(zhí)行敏感度分析來論證哪一個尺寸對質(zhì)量和質(zhì)心的位置影響最大,確定合理的參數(shù)變化范圍。最后,執(zhí)行可行性研究來論證同時滿足質(zhì)量和質(zhì)心要求是否可行。如果存在一個解決方案,那么就可以執(zhí)行優(yōu)化研究,以使在保持質(zhì)心位置的同時,配重體的質(zhì)量也符合要求。

    步驟:
    1)創(chuàng)建一個分析特征來執(zhí)行模型分析以確定質(zhì)量屬性、計(jì)算質(zhì)量,并在端面處創(chuàng)建一個坐標(biāo)系和一個基準(zhǔn)點(diǎn)以及"質(zhì)量"參數(shù)。
    2)執(zhí)行敏感度分析以確定內(nèi)徑和長度的改變?nèi)绾斡绊戀|(zhì)量和質(zhì)心的位置,確定其合理的變化范圍。
    3)執(zhí)行可行性及優(yōu)化性分析,目標(biāo)函數(shù)為零件的質(zhì)量35.2kg和質(zhì)心距端面即新建坐標(biāo)系60mm,設(shè)計(jì)變量為配重2的內(nèi)徑和長度。執(zhí)行最優(yōu)化分析,求解出一組可行方案。由于配重體僅要求滿足質(zhì)量及質(zhì)心要求,則不需要進(jìn)行多方案比較,因此可利用該結(jié)果直接更改設(shè)計(jì)模型。

由的計(jì)算結(jié)果可以看山,優(yōu)化后的模型完全滿足毆計(jì)目標(biāo),利用行為建模技術(shù)使得該問題很快即獲得了解決,相對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法具有明顯的優(yōu)勢。
    3.2 固體火箭發(fā)動機(jī)裝藥設(shè)計(jì)
    該實(shí)例主要介紹行為建模與proeNGINEER軟件其它功能如關(guān)系(relation)、族表、曲面(Surface)等組合使用來快速獲得并優(yōu)化藥柱內(nèi)燃面面積。在固體火箭發(fā)動機(jī)的方案設(shè)計(jì)階段,藥柱燃面面積的計(jì)算是一項(xiàng)重要的內(nèi)容,作為計(jì)算發(fā)動機(jī)壓強(qiáng)一時間曲線和推力一時間曲線的重要參數(shù),其計(jì)算精度直接影響到發(fā)動機(jī)性能預(yù)示的準(zhǔn)確性。
    步驟:
    1)藥柱燃面計(jì)算基于平行層理論,等肉厚推移,主要控制參數(shù)包括藥柱總長,翼槽的截面尺寸,錐形孔截面圓直徑。為主要控制參數(shù)與推移步數(shù)e(e=0,1,2??)建立關(guān)系,實(shí)現(xiàn)以改變變量e獲得各步的藥柱模型。

    2)創(chuàng)建零件族表。針對參數(shù)e建立族表,形成不同肉厚步K的藥柱模型。當(dāng)再次打開零件時,就能方便地選擇不同肉厚步長的藥柱模型。

    3)將內(nèi)燃面定義為一個曲面,建立一個測量特征測量該曲面面積,由于建立了族表,打開不同的藥柱模型即可直接獲得內(nèi)燃面面積。該方法的燃面計(jì)算值較通用坐標(biāo)法直接獲得的計(jì)算值更精確,圖9是軟件計(jì)算值與通用牮標(biāo)修正值的比較圖。

    4)根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以將藥柱質(zhì)量,內(nèi)燃面面積、空腔體積等作為設(shè)計(jì)目標(biāo),以主要結(jié)構(gòu)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行藥柱的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其基本步驟與3.1相同。

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