[发明专利]一种基于模块化的大型结构快速设计分析优化系统

说明书

技术领域

本发明涉及建模技术领域，特别涉及一种基于模块化的大型结构快速设计分析优化系统。

 

背景技术

大型结构的设计特别是航天器相关的大型结构设计往往结构比较复杂，零部件较多，但新舱体的结构构型一般变化较小，主要是适应型号任务需要，结构参数和承载载荷进行相同构型结构的设计。随着航天任务增多，对研发周期要求提高，研制单位在产品质量、任务节点以及成本上面临越来越大的压力，传统设计方法存在设计工作重复、设计参数重复定义，设计效率低下，参数传递无统一格式，一般通过图纸和文件传递，容易造成传递错误和理解错误，最终导致设计问题，造成严重损失，影响研制进度。

因此必须建立一套系统利用大量产品研制积累的成熟设计方法和研制经验，实现产品设计过程标准化和自动化，提高航天飞行器结构设计效率，提高设计质量，缩短研制周期，降低研制成本。

目前国内部分行业逐渐开展快速设计方面的研究，针对快速设计的并行设计技术、快速原型技术、系列化模块化技术、基于模块模板的广义模块化设计技术、知识工程KBE(knowledge based engineer-ing)与智能设计、大规模定制设计、模块化数字模型和典型特征重用设计和虚拟制造技术等发展均较为迅速。上述技术较为局部，尚不能按照自顶向下的设计模式，完成大型结构（如航天器大型铆接舱体、燃料贮箱、复合材料舱体）从总体布局-结构设计-结构有限元分析全过程自动快速设计。

 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于模块化的大型结构快速设计分析优化系统。本发明通过以下技术方案实现：

一种基于模块化的大型结构快速设计分析优化系统，用以对大型结构进行快速设计和建模，包括：

基础数据库模块，用以存储和管理结构总体布局设计模板、计算优化模板、三维建模模板、有限元分析模板、材料属性文件、标准零件库以及设计参数文件，其它模块工作时从基础数据库中调用对应的模板和文件；

结构总体快速布局设计模块，包括所述大型结构的若干特征结构的布局设计子模块，根据给定的总体需求参数，通过调用基础数据库模块中对应的所述结构总体布局设计模板，对所述大型结构进行布局设计，得到所述大型结构的结构总体布局以及骨架模型；

结构初步快速设计优化模块，包括若干设计优化子模块，与所述结构总体快速布局设计模块以及所述基础数据库模块进行数据交互，根据所述大型结构的结构总体布局输出文件，调用对应的所述计算优化模板、所述材料属性，以及所述标准零件库，对结构的设计参数进行自动优化计算，得到最优的结构设计参数；

结构快速建模模块，包括若干结构快速建模子模块，与所述结构初步快速设计优化模块以及所述基础数据库模块进行数据交互，根据所述最优的设计参数，调用对应的所述三维建模模板、标准零件等，快速建立三维模型；

结构快速分析模块，包括若干快速有限元分析子模块，与所述结构快速建模模块以及所述基础数据库模块进行数据交互，通过所述最优的设计参数和所述结构三维模型，调用对应的所述有限元分析模板，自动建立有限元分析模型，并对所述三维模型进行有限元分析。

较佳的，结构快速建模模块建立的三维模型包括：三维数字样机以及线框模型，结构快速分析模块对线框模型进行有限元分析。

较佳的，结构总体快速布局设计模块、结构初步快速设计优化模块、结构快速建模模块，以及结构快速分析模块还包括，分别通过外部输入的设计参数，从基础数据库模块中调用对应的模板，独立完成各自的功能。

较佳的，所有的设计参数共用同一套基础参数列表，且自动相互关联。

较佳的，若干布局设计子模块包括：运载火箭总体快速布局子模块和空间飞行器结构总体快速布局子模块。

较佳的，若干设计优化子模块包括：铆接舱体结构优化计算子模块、贮箱结构优化计算子模块，以及复合材料结构优化计算子模块。

较佳的，若干结构快速建模子模块包括：铆接舱体结构快速建模子模块、贮箱结构快速建模子模块，以及复合材料结构快速建模子模块。

较佳的，若干快速有限元分析子模块包括：铆接舱体快速有限元分析子模块、贮箱快速有限元分析子模块，以及复合材料快速有限元分析子模块。