proeNGINEER的行為建模技術

2013-08-06 by:ProE/Croe培訓中心來源:仿真在線

proeNGINEER的行為建模技術

1 引言
    隨著proeNGINEER軟件技術的引進和推廣,三維設計在固體火箭發(fā)動機和探空火箭的設計當中得到了廣泛的應用,設計人員利用設計的三維模型進行模擬裝配、干涉檢查并獲取質量、質心、轉動慣量等重要的設計參數,同時還為結構計算分析提供了幾何模型,人大提高了設計效率和設計水平。然而上述應用只發(fā)揮了三維設計的一部分功能,包括行為建模、標準化、通用件庫和二次開發(fā)等多種技術的研究與應用工作有待進行,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于設計工作。
    在實際設計工作中,我們的設計經常需要在一定的約束條件下滿足一定的口標,希望在最短的時間內,找到能滿足工程標準的最佳設計。傳統(tǒng)的設計方法往往需要我們進行大量反復的計算或需要編程解決,而行為建模技術則可使設計人員在很短的時間內完成尋找解決方案的任務,使得產品的設計創(chuàng)新更快更好。
    2 行為建模技術
    行為建模(Behavioral Modeling)技術是一種綜合考慮產品所要求的功能行為、設計背景的幾何圖形的實體建模技術,它采用知識捕捉和迭代求解的智能化方法,使i殳計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計。
    3 應用實例
    3.1 某火箭配重體設計
    下面以某火箭試驗用配重體的設計為例對行為建模的典型過程加以介紹。
    問題:為了滿足全箭的質量和質心位置要求,需利用現有兩塊料頭即配重l和配重2加工成配重體,如圖2所示,要求配重體質量為35.2kg,質心距艙體端面向后60mm處。
    解決方案:將配重2的內徑與長度作為設計變量,然后執(zhí)行敏感度分析來論證哪一個尺寸對質量和質心的位置影響最大,確定合理的參數變化范圍。最后,執(zhí)行可行性研究來論證同時滿足質量和質心要求是否可行。如果存在一個解決方案,那么就可以執(zhí)行優(yōu)化研究,以使在保持質心位置的同時,配重體的質量也符合要求。

    步驟:
    1)創(chuàng)建一個分析特征來執(zhí)行模型分析以確定質量屬性、計算質量,并在端面處創(chuàng)建一個坐標系和一個基準點以及"質量"參數。
    2)執(zhí)行敏感度分析以確定內徑和長度的改變如何影響質量和質心的位置,確定其合理的變化范圍。
    3)執(zhí)行可行性及優(yōu)化性分析,目標函數為零件的質量35.2kg和質心距端面即新建坐標系60mm,設計變量為配重2的內徑和長度。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量及質心要求,則不需要進行多方案比較,因此可利用該結果直接更改設計模型。

由的計算結果可以看山,優(yōu)化后的模型完全滿足毆計目標,利用行為建模技術使得該問題很快即獲得了解決,相對傳統(tǒng)的設計方法具有明顯的優(yōu)勢。
    3.2 固體火箭發(fā)動機裝藥設計
    該實例主要介紹行為建模與proeNGINEER軟件其它功能如關系(relation)、族表、曲面(Surface)等組合使用來快速獲得并優(yōu)化藥柱內燃面面積。在固體火箭發(fā)動機的方案設計階段,藥柱燃面面積的計算是一項重要的內容,作為計算發(fā)動機壓強一時間曲線和推力一時間曲線的重要參數,其計算精度直接影響到發(fā)動機性能預示的準確性。
    步驟:
    1)藥柱燃面計算基于平行層理論,等肉厚推移,主要控制參數包括藥柱總長,翼槽的截面尺寸,錐形孔截面圓直徑。為主要控制參數與推移步數e(e=0,1,2??)建立關系,實現以改變變量e獲得各步的藥柱模型。

    2)創(chuàng)建零件族表。針對參數e建立族表,形成不同肉厚步K的藥柱模型。當再次打開零件時,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燃面面積。該方法的燃面計算值較通用坐標法直接獲得的計算值更精確,圖9是軟件計算值與通用牮標修正值的比較圖。

    4)根據設計要求可以將藥柱質量,內燃面面積、空腔體積等作為設計目標,以主要結構參數作為設計變量進行藥柱的優(yōu)化設計。其基本步驟與3.1相同。

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