SolidWorks二次開(kāi)發(fā)在燃面計(jì)算中的應(yīng)用(一)

2013-07-15 by:廣州SW培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃面計(jì)算主要是計(jì)算燃面面積隨肉厚的變化關(guān)系。由于裝藥燃面的變化實(shí)質(zhì)上決定了發(fā)動(dòng)機(jī)壓強(qiáng)和推力的變化,所以裝藥燃面的計(jì)算精度直接影響到內(nèi)彈道性能的預(yù)估和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。在高性能導(dǎo)彈需求的牽引下,固體裝藥逐漸向復(fù)雜造型和高裝填密度發(fā)展,因此燃面計(jì)算已經(jīng)被越來(lái)越多的研究人員所重視。目前來(lái)說(shuō)燃面計(jì)算一般有燃面解析法、作圖法和通用坐標(biāo)法等,但是這些計(jì)算方法或多或少存在某種缺陷。比如解析法需要獲得各個(gè)階段的曲面方程,曲面相貫的投影方程等等,其計(jì)算難度相當(dāng)大,作圖法存在對(duì)三維復(fù)雜裝藥計(jì)算的局限性;通用坐標(biāo)法雖然通用性較好,但是對(duì)于復(fù)雜裝藥定義繁瑣。為了研究藥柱的燃面計(jì)算,需要突破傳統(tǒng)計(jì)算方法的束縛,充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生一種新的計(jì)算方法。

SolidWorks是一套基于Windows平臺(tái)的CAD/CAE/CAM/PDM的桌面集成系統(tǒng),在Windows環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化的三維實(shí)體造型。它同時(shí)為用戶提供了強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)接口和大量的應(yīng)用程序界面(API),因此可以通過(guò)對(duì)這些API對(duì)象以及方法和屬性的操作,來(lái)實(shí)現(xiàn)SolidWorks功能擴(kuò)展和定制。目前SolidWorks二次開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的參數(shù)化設(shè)計(jì),不僅提高了設(shè)計(jì)效率,而且可以實(shí)現(xiàn)其他功能的定置。因此可以充分利用SolidWorks強(qiáng)大的三維建模能力以及內(nèi)置的API函數(shù),將其應(yīng)用于固體藥柱的燃面計(jì)算。本文通過(guò)對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),探討了SolidW orks環(huán)境下實(shí)現(xiàn)燃面計(jì)算的方法。該燃面計(jì)算方法是在遵循“幾何燃燒定律”的基礎(chǔ)上利用SolidWorks的建模方法,獲得不同肉厚下藥柱的實(shí)體造型,然后利用其內(nèi)置提取面積函數(shù),獲得實(shí)際產(chǎn)生的燃面面積,實(shí)現(xiàn)藥柱的燃面計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明該計(jì)算方法可以很好的實(shí)現(xiàn)大多數(shù)藥柱的燃面計(jì)算,且具有較高的計(jì)算精度。

1 藥柱建模方法

藥柱的燃燒是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程,但是為了簡(jiǎn)化計(jì)算,一般可以做這樣的假設(shè):

1)藥柱遵循“幾何燃燒定律”;

2)不計(jì)燃燒室壓強(qiáng)對(duì)藥柱結(jié)構(gòu)完整性的影響。

有了這些假設(shè)之后,可以建立藥柱在燃燒過(guò)程中的模型。SolidWorks的建模方法很多,但是概括來(lái)說(shuō)可以歸納為單實(shí)體的建模和多實(shí)體的布爾運(yùn)算建模,因此藥柱的建模也可以通過(guò)這兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.1 單實(shí)體的建模

該建模方法多適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模型特征燃面較少的藥柱。如圖是內(nèi)外孔和端燃的管裝藥,在SolidWorks下可以通過(guò)圖中的草圖旋轉(zhuǎn)而成。為了模擬該藥柱的燃燒過(guò)程,可以對(duì)草圖中的燃燒肉厚e進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng),以此來(lái)改變模型的形狀。

該建模方法簡(jiǎn)單適用,對(duì)構(gòu)型簡(jiǎn)單的藥柱有較好的計(jì)算精度,但是存在一個(gè)明顯的不足就是在燃面推移的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)奇異點(diǎn),需要提前判斷才能實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建模。此外,對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的藥型采用該方法計(jì)算較為復(fù)雜,且建模速度較慢。

開(kāi)放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才