CN112560190A - 一种异形曲面功能结构降维设计方法 - Google Patents

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刘书博
于喜奎
林鹏
左林玄
金凤新
苏亚东
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Abstract

本申请属于结构设计设计技术领域，特别涉及一种异形曲面功能结构降维设计方法。本发明技术方案是利用降维设计思想，通过将三维异形曲面外形结构展开为二维等效几何模型，在二维几何模型内开展功能单元的参数化设计，最后再将含功能单元构型的二维模型映射回原始曲面，形成三维异形曲面功能结构。本发明的优点是解决了直接在飞机上三维异形曲面结构内开展功能单元构型设计的计算量过大问题，为异形曲面功能结构构型设计提出高效设计途径，同时降低设计难度和计算需求，适用于异形曲面外形的功能结构设计。

Description

一种异形曲面功能结构降维设计方法
技术领域
本申请属于结构设计设计技术领域，特别涉及一种异形曲面功能结构降维设计方法。
背景技术
未来飞机为提高升阻比，机头锥、机翼前缘等结构需要采用更加尖锐轻薄的气动外形，使得飞机上异形曲面结构数量剧增，同时为满足飞机结构多功能化需要，给三维异形曲面结构内功能单元的构型设计提出极大挑战。现有结构设计都是直接依据几何外形通过剪裁法实现管路等功能单元结构设计，一方面三维异形曲面结构内功能单元的几何绘制本身难度很大，另一方面三维异形曲面结构内功能单元的构型设计将引起计算资源需求过大。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种异形曲面功能结构降维设计方法，主要包括：
步骤S1、针对异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作；
步骤S2、依据曲面展开几何外形及尺寸约束，在等效结构热力载荷边界下，在二维平面上开展功能单元的几何参数建模及优化设计，并完成所述功能单元的构型绘制；
步骤S3、将含有所述功能单元的几何构型的草图折叠回原始曲面。
优选的是，步骤S1进一步包括：
在异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作，包括沿外形几何曲面的上表面中心轴线上选取展开参考点，沿所述展开参考点与曲面相切的方向执行展开操作。
优选的是，步骤S1中，在CATIA创成式外形设计模块内对异形曲面结构的外形几何曲面的几何模型执行展开操作。
优选的是，所述异形曲面功能结构包括管路结构，所述功能单元包括流道、通孔。
优选的是，步骤S2中，通过CATIA的草图绘制操作完成所述功能单元的构型绘制。
优选的是，步骤S3中，通过CATIA映射操作重现模块将草图折叠回原始曲面。
本申请异形曲面功能结构降维设计方法，满足三维异形曲面结构内功能单元的构型设计要求，适用于异形曲面功能结构设计，是异形曲面结构设计的一次理念突破，为异形曲面功能结构设计提出高效设计途径，同时降低设计难度和计算需求。
附图说明
图1是本申请的异形曲面功能结构降维设计方法的流程图。
图2是本申请图1所示实施例的异形曲面结构示意图。
图3是本申请图1所示实施例的异形曲面展开及草图绘制示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请原理是利用降维设计思想，通过将三维异形曲面外形结构展开为二维等效几何模型，通过在二维几何模型内开展功能单元的构型设计，降低设计难度和计算需求，实现异形曲面功能结构的降维设计。
本申请提供了一种异形曲面功能结构降维设计方法，如图1所示，主要包括：
步骤S1、针对异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作；
步骤S2、依据曲面展开几何外形及尺寸约束，在等效结构热力载荷边界下，在二维平面上开展功能单元的几何参数建模及优化设计，并完成所述功能单元的构型绘制；
步骤S3、将含有所述功能单元的几何构型的草图折叠回原始曲面。
优选的是，步骤S1进一步包括：
在异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作，如图2所示，包括沿外形几何曲面的上表面中心轴线上选取展开参考点，沿所述展开参考点与曲面相切的方向执行展开操作。
在一些可选实施方式中，步骤S1中，在CATIA创成式外形设计模块内对异形曲面结构的外形几何曲面的几何模型执行展开操作。例如在“创成式外形设计”模块的“已展开的外形”工具条中，用“展开”的功能将曲面展开成平面。
在一些可选实施方式中，所述异形曲面功能结构包括管路结构，所述功能单元包括流道、通孔。
在一些可选实施方式中，步骤S2中，如图3所示，通过CATIA的草图绘制操作完成所述功能单元的构型绘制。CATIA的实体模型建立一般都是从绘制草图开始的。绘制草图就是指在二维平面上通过基本几何图形组成实体模型的轮廓图或截面图。这些实体模型轮廓和截面图在实体设计工作台通过拉伸、旋转或沿着曲线扫描等操作可以形成实体模型的基本特征。
在一些可选实施方式中，步骤S3中，通过CATIA映射操作重现模块将草图折叠回原始曲面，并用生成的曲线切割原始曲面，即完成异形曲面内功能单元几何构型的设计。
本申请异形曲面功能结构降维设计方法，满足三维异形曲面结构内功能单元的构型设计要求，适用于异形曲面功能结构设计，是异形曲面结构设计的一次理念突破，为异形曲面功能结构设计提出高效设计途径，同时降低设计难度和计算需求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，包括：
步骤S1、针对异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作；
步骤S2、依据曲面展开几何外形及尺寸约束，在等效结构热力载荷边界下，在二维平面上开展功能单元的几何参数建模及优化设计，并完成所述功能单元的构型绘制；
步骤S3、将含有所述功能单元的几何构型的草图折叠回原始曲面。
2.如权利要求1所述的异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
在异形曲面结构的外形几何曲面执行展开操作，包括沿外形几何曲面的上表面中心轴线上选取展开参考点，沿所述展开参考点与曲面相切的方向执行展开操作。
3.如权利要求1所述的异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，步骤S1中，在CATIA创成式外形设计模块内对异形曲面结构的外形几何曲面的几何模型执行展开操作。
4.如权利要求1所述的异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，所述异形曲面功能结构包括管路结构，所述功能单元包括流道、通孔。
5.如权利要求1所述的异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，步骤S2中，通过CATIA的草图绘制操作完成所述功能单元的构型绘制。
6.如权利要求1所述的异形曲面功能结构降维设计方法，其特征在于，步骤S3中，通过CATIA映射操作重现模块将草图折叠回原始曲面。
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