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飛機(jī)產(chǎn)品裝配質(zhì)量的高低直接影響最終飛機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量，在裝配過程中使用的裝配型架對(duì)保證裝配質(zhì)量起著重要作用。飛機(jī)裝配型架的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)是結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，以滿足產(chǎn)品制造與安裝的精度要求，保證產(chǎn)品裝配協(xié)調(diào)與互換性。
飛機(jī)裝配型架的剛度主要是骨架的剛度。骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接決定型架的剛度是否符合要求，目前國(guó)內(nèi)航空業(yè)在設(shè)計(jì)裝配型架時(shí)一般是設(shè)計(jì)人員憑借以往積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，根據(jù)具體的產(chǎn)品裝配要求，運(yùn)用CATIA、UG等三維軟件進(jìn)行3D建模，然后再對(duì)3D模型運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否符合剛度要求，若不符合要求，則修改設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行分析，直到符合要求為止。當(dāng)型架結(jié)構(gòu)相似(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變，只是結(jié)構(gòu)尺寸不同時(shí)，仍然要對(duì)每個(gè)型架都按照設(shè)計(jì)3D模型一有限元分析一修改設(shè)計(jì)一有限元分析”的過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，在建模和有限元分析過程中進(jìn)行了大量的重復(fù)性工作，影響型架設(shè)計(jì)的效率。
型架骨架主要是由型材連接而成，所以把型架骨架按照梁特征進(jìn)行分析。本研究在把型架骨架抽象為線框模型的基礎(chǔ)上，提出基于層面分解驅(qū)動(dòng)的型架有限元分析方法，首先對(duì)典型型架進(jìn)行有限元分析，然后通過參數(shù)驅(qū)動(dòng)典型型架得到相似型架，有限元分析結(jié)果自動(dòng)同步更新，實(shí)現(xiàn)相似型架有限元分析的參數(shù)化。由于飛機(jī)裝配型架骨架是由型材連接而成的，所以可把型材抽象為線段，進(jìn)而把骨架抽象為線框模型。骨架線框的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)是相似型架有限元分析的基礎(chǔ)，為了建立嚴(yán)格的線框模型以及設(shè)計(jì)快速合理的參數(shù)驅(qū)動(dòng)算法，首先給出以下3個(gè)概念：
a.參數(shù)驅(qū)動(dòng)域。共享同一驅(qū)動(dòng)主參數(shù)的骨架線框范圍。
b.結(jié)構(gòu)面。按照骨架線框分布情況把線框劃分到不同的平面內(nèi)，此平面稱為結(jié)構(gòu)面，在結(jié)構(gòu)面內(nèi)的線框?qū)儆谕粎?shù)驅(qū)動(dòng)域。
線框中各線段間的參數(shù)關(guān)系無需專門建立，當(dāng)在CATIA平臺(tái)的Structure模塊上運(yùn)用此方法建立線框模型時(shí)，參數(shù)關(guān)系已經(jīng)建立，建立線框時(shí)只需根據(jù)型架結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)的要求安排U向、V向、W向的結(jié)構(gòu)面數(shù)量，再對(duì)線段進(jìn)行必要的修改即可。當(dāng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)后，各參數(shù)關(guān)系依然存在。
按照層面分解的概念，在設(shè)計(jì)型架骨架線框時(shí)首先考慮設(shè)計(jì)線框的相似重用性能，能方便對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)重用，適應(yīng)不同產(chǎn)品對(duì)型架骨架的需求，從而得出參數(shù)驅(qū)動(dòng)域；再考慮產(chǎn)品對(duì)型架的具體要求，把參數(shù)驅(qū)動(dòng)域劃分到不同的平面內(nèi)，即設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)面，這樣把型架骨架線框進(jìn)行了層面分解，對(duì)骨架線框的驅(qū)動(dòng)實(shí)際就是對(duì)多個(gè)結(jié)構(gòu)面間的距離尺寸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，避免了以往參數(shù)化過程中繁雜的數(shù)學(xué)關(guān)系式的處理，方便了參數(shù)關(guān)系的設(shè)計(jì)和參數(shù)模型的驅(qū)動(dòng)。這樣一方面可快速定型所需相似型架結(jié)構(gòu)，另一方面可方便快速得到有限元分析結(jié)果，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性提供依據(jù)。在對(duì)相似型架進(jìn)行有限元分析時(shí)，只需驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)面，有限元分析的數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)更新，得到新模型的分析數(shù)據(jù)，從而提高了分析效率。
對(duì)型架骨架按照梁特征進(jìn)行有限元分析，對(duì)相似型架，包括骨架結(jié)構(gòu)相似、邊界約束條件相似和作用力系相似，只需對(duì)一種典型型架骨架進(jìn)行分析，其余相似型架骨架可對(duì)此典型型架骨架進(jìn)行層面驅(qū)動(dòng)，得到所需結(jié)構(gòu)，邊界約束條件和作用力系不作改動(dòng)或者微作改動(dòng)(比如當(dāng)型架尺寸變大時(shí)，需要添加的地面支撐，這時(shí)需對(duì)邊界條件微作改動(dòng))，便可自動(dòng)得到驅(qū)動(dòng)后型架骨架有限元分析模型。
型架骨架一般由型材(包括槽鋼、方鋼、工字鋼)和管材(包括方管、圓管)連接而成，一般可作如下結(jié)構(gòu)離散：(1)把每根型材按梁?jiǎn)卧治�，并把型材抽象為線框結(jié)構(gòu)；(2)骨架中各型材連接處簡(jiǎn)化為節(jié)點(diǎn)，根據(jù)連接處的實(shí)際構(gòu)造，通�？梢院�(jiǎn)化為剛接或鉸接；(3)可適當(dāng)忽略剛度較小的結(jié)構(gòu)；(4)各型材的位置按其形心軸的位置確定，長(zhǎng)度按線框結(jié)構(gòu)中兩節(jié)點(diǎn)間的距離確定。
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