CN109325257B - 一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大数据领域，公开了一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法。包括以下过程：步骤1，以飞行器每个部件为单位，在每个部件的两个方向布置切割面，切割循环操作后形成离散小曲面；步骤2，利用MATLAB程序对每一个离散小曲面都进行相同的操作：求离散小曲面法线，根据法线获取离散小曲面的几何物理属性：面心、法矢和小块面积；步骤3，以飞行器所有部件为单位，对飞行器所有部件进行离散切割后，得到所有部件的面心、法矢和小块面积属性，合理排序建立飞行载荷分析模型。本发明的技术方案建立合理且网格量适中的离散模型，通过程序的循环，显著提高飞行载荷分析模型的建模速度，并为之后的飞行载荷分析设计工作打好基础。

Description

一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法
技术领域
本发明涉及大数据领域，特别是一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法。
背景技术
飞行载荷分析是飞行器设计过程中十分重要的环节，承接总体、气动、性能、飞控等专业，为结构、强度设计分析提供设计依据。快速准确获取全机及部件飞行载荷数据为飞行器设计奠定基础。
飞行载荷分析模型建模是飞行载荷分析前置处理的重要工作，飞行器外形是一个完整的整体，飞行载荷分析模型建模的主要过程就是将飞行器外形整体离散成若干小曲面，并且需要快速准确得到飞行器表面离散小曲面的几何物理属性：面心、法矢和小块面积。传统飞行载荷分析模型建模方法存在速度慢、几何物理属性不准确、网格离散量不合理等缺陷，从而影响飞行载荷分析设计流程和进度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法。
本发明采用的技术方案如下：一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法,包括以下过程：
步骤1，以飞行器每个部件为单位，在每个部件的两个方向布置切割面，切割循环操作后形成离散小曲面；步骤2，利用MATLAB程序对每一个离散小曲面都进行相同的操作：求离散小曲面法线，根据法线获取离散小曲面的几何物理属性：面心、法矢和小块面积；步骤3，以飞行器所有部件为单位，对飞行器所有部件进行离散切割后，得到所有部件的面心、法矢和小块面积属性，合理排序建立飞行载荷分析模型。
进一步的，所述步骤1的具体过程为：步骤11，将部件外形整体曲面布置切割面坐标；步骤12，切割面坐标中设置方向U和方向V，其中U、V为两个方向标号；步骤13，在方向U上设置m个切割面坐标值，连续布置m个切割面；在方向V上设置n个切割面坐标值，连续布置n个切割面，所述m、n为大于或等于1的自然数；步骤14，通过U向切割将曲面连续切割成m+1个曲面，再通过V向切割，将m+1个曲面切割成(m+1)*(n+1)个曲面；步骤15，在方向U上设置m+a个切割面坐标值，在方向V上设置n+b个切割面坐标值，所述a、b为大于或等于0的自然数，等于0表征切割结果合适，密度适中，不再加密。
进一步的，所述步骤2的具体过程为：步骤21，获取(m+1)*(n+1)个曲面的重心，步骤22，利用直线操作，通过曲面重心作每一个曲面的法线；步骤23，利用相交操作得到法线与曲面的交点作为曲面的面心，曲面法线作为曲面的法矢，步骤24，利用布置平面操作，过面心作每一个曲面的法平面，步骤25，利用投影操作，作每一个曲面在对应的法平面上的投影，曲面在法线的法平面的投影面积为小块面积。
进一步的，所述步骤3的具体过程为：步骤31，针对关于对称面左右对称的飞行器，对飞行器的左半边每一个部件分别按步骤1和2得到面心、法矢和小块面积属性，并映射到右半边部件的面心、法矢和小块面积；针对非对称的飞行器，则每一个部件均通过步骤1和2操作获得面心、法矢和小块面积属性；步骤32，按需求排列部件的几何物理属性顺序，左右对称的飞行器先排列机身部件的几何物理属性顺序，后排列左右部件的几何物理属性顺序。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明的技术方案建立合理且网格量适中的离散模型，通过程序的循环，显著提高飞行载荷分析模型的建模速度，并为之后的飞行载荷分析设计工作打好基础。
附图说明
图1是本发明离散切割过程的逻辑思路流程示意图。
图2是本发明将整体曲面离散小曲面的示意图。
图3是本发明离散后小曲面的几何物理属性示意图。
图4是本发明关于对称面左右对称的飞行器，几何物理属性映射过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法,包括以下过程：步骤1，将部件外形整体布置切割面，切割循环操作后形成离散小曲面；
如图2所示，所述步骤1的具体过程为：步骤11，将部件外形整体曲面布置切割面坐标；步骤12，切割面坐标中设置方向U和方向V，其中U、V为两个方向标号；步骤13，在方向U上设置m个切割面坐标值，连续布置m个切割面；在方向V上设置n个切割面坐标值，连续布置n个切割面，所述m、n为大于或等于1的自然数；步骤14，通过U向切割将曲面连续切割成m+1个曲面，再通过V向切割，将m+1个曲面切割成(m+1)*(n+1)个曲面；步骤15，局部加密，由于曲面局部曲率变化大或者主观意愿等原因，可通过重新布置更多的切割面来实现对曲面重新切割达到局部加密的目的，具体加密过程为：在方向U上设置m+a个切割面坐标值，在方向V上设置n+b个切割面坐标值，所述a、b为大于或等于0的自然数，等于0表征切割结果合适，密度适中，不再加密。
步骤2，利用MATLAB程序对每一个离散小曲面都进行相同的操作：求曲面法线、法线与曲面相交作交点、布置法线上的平面、投影等，获取离散小曲面的几何物理属性：面心、法矢和小块面积；
如图2所示，以离散曲面中的曲面1为例，所述步骤2的具体过程为：步骤21，通过CATIA的测量功能获取曲面1的重心2，该曲面重心不在离散小曲面上；然后利用直线操作，过曲面重心作每一个曲面的法线3；步骤22，利用相交操作得到法线与曲面的交点作为曲面的面心4，曲面法线3作为曲面的法矢；步骤23，利用布置平面操作，通过面心做法线的法平面5，法平面5垂直于法线；步骤24，利用投影操作，作曲面1在法平面5上的投影6，,投影6的面积为小块面积。步骤3，以飞行器所有部件为单位，对飞行器所有部件进行离散切割后，得到所有部件的面心、法矢和小块面积属性，合理排序建立飞行载荷分析模型。
所述步骤3的具体过程为：步骤31，大多数情况的飞行器是关于对称面左右对称的，针对关于对称面左右对称的飞行器，对飞行器的左半边每一个部件分别按步骤1和2得到面心、法矢和小块面积属性，并映射到右半边部件的面心、法矢和小块面积，如图4所示，关于YZ平面对称的曲面，面心X坐标取反，法矢X坐标取反，其余参数不变，可减少一半的操作步骤；针对非对称的飞行器，则每一个部件均通过步骤1和2操作获得面心、法矢和小块面积属性；步骤32，按需求排列部件的几何物理属性顺序，左右对称的飞行器先排列机身部件的几何物理属性顺序，后排列左右部件的几何物理属性顺序。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种快速生成飞行载荷分析模型的建模方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1，以飞行器每个部件为单位，在每个部件的两个方向布置切割面，切割循环操作后形成离散小曲面；步骤2，利用MATLAB程序对每一个离散小曲面都进行相同的操作：求离散小曲面法线，根据法线获取离散小曲面的几何物理属性：面心、法矢和小块面积；步骤3，以飞行器所有部件为单位，对飞行器所有部件进行离散切割后，得到所有部件的面心、法矢和小块面积属性，合理排序建立飞行载荷分析模型；
所述步骤1的具体过程为：步骤11，将部件外形整体曲面布置切割面坐标；步骤12，切割面坐标中设置方向U和方向V，其中U、V为两个方向标号；步骤13，在方向U上设置m个切割面坐标值，连续布置m个切割面；在方向V上设置n个切割面坐标值，连续布置n个切割面，所述m、n为大于或等于1的自然数；步骤14，通过U向切割将曲面连续切割成m+1个曲面，再通过V向切割，将m+1个曲面切割成(m+1)*(n+1)个曲面；步骤15，在方向U上设置m+a个切割面坐标值，在方向V上设置n+b个切割面坐标值，所述a、b为大于或等于0的自然数，等于0表征切割结果合适，密度适中，不再加密；
所述步骤2的具体过程为：步骤21，获取(m+1)*(n+1)个曲面的重心，步骤22，利用直线操作，通过曲面重心作每一个曲面的法线；步骤23，利用相交操作得到法线与曲面的交点作为曲面的面心，曲面法线作为曲面的法矢，步骤24，利用布置平面操作，过面心作每一个曲面的法平面，步骤25，利用投影操作，作每一个曲面在对应的法平面上的投影，曲面在法线的法平面的投影面积为小块面积；
所述步骤3的具体过程为：步骤31，针对关于对称面左右对称的飞行器，对飞行器的左半边每一个部件分别按步骤1和2得到面心、法矢和小块面积属性，并映射到右半边部件的面心、法矢和小块面积；针对非对称的飞行器，则每一个部件均通过步骤1和2操作获得面心、法矢和小块面积属性；
步骤32，按需求排列部件的几何物理属性顺序，左右对称的飞行器先排列机身部件的几何物理属性顺序，后排列左右部件的几何物理属性顺序。
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