飞机翼面结构有限元网格快速生成的方法与研究

摘要

本文对四边形网格生成技术进行了研究比较,主要分析了映射法、基于栅格法、四叉树法、铺砌法等常用算法的原理及优缺点。在此基础上,结合CATIA二次开发工具CAA实现对飞机翼面结构模型的参数信息提取,生成简化翼面模型,采用铺砌算法完成翼面结构模型的网格的快速生成。内容主要包括:
　　 (1)在广泛阅读和参考相关文献的基础上,详细地介绍、分析总结了当前主要的网格生成方法,并展望了该领域的未来研究方向。
　　 (2)研究总结了CATIA二次开发的几种开发方法,对基于CAA的CATIA二次开发技术进行了深入的探索,着重介绍了飞机翼面结构模型的信息提取方法和相关算法。
　　 (3)提出翼面结构零件中面、中线提取算法,针对具体的翼面结构,设计了模型总的简化流程,通过细致分析梁、纵墙、翼肋、蒙皮的结构构成和特点,有针对性的分别设计了简化的具体办法。最后对各个构件的简化模型进行进一步的处理,生成了翼面几何模型的简化模型。
　　 (4)针对简化的翼面结构模型,利用铺砌法实现了有限元网格的自动生成。详细阐述了铺砌法的流程以及关键技术,保证了算法的可靠性和运行效率,最后生成四边形网格和网格的优化。
　　 实际算例表明,在符合建模的实际前提下,可对翼面的几何模型进行快速简化并快速生成有限元网格。

目录

文摘

英文文摘

图清单

表清单

第一章 绪论

1.1 有限元法

1.2 飞机结构有限元分析建模

1.3 有限元网格生成技术

1.3.1 网格生成技术的现状

1.3.2 网格生成技术的发展方向

1.4 四边形网格生成方法介绍

1.4.1 映射法

1.4.2 铺砌法(paving)

1.4.3 基于栅格法

1.4.4 四叉树法

1.5 选题依据及章节安排

第二章 基于C从的CATIA二次开发

2.1 CATIA简介

2.2 CAA介绍

2.2.1 组件应用架构(CAA)

2.2.2 CATIA界面二次开发实例

2.3 翼面结构几何信息的提取

2.3.1 曲面曲线相关模块CGM介绍

2.3.2 翼面结构曲面信息的提取

2.4 本章小结

第三章 翼面结构几何模型的简化

3.1 机翼结构简介

3.2 翼面简化的总体流程

3.3 中面提取算法

3.3.1 中面提取算法流程

3.3.2 数据的预处理

3.3.3 厚度范围的确定

3.3.4 厚度面的提取

3.3.5 分离TOP/BOTTOM面

3.3.6 中面生成

3.4 中线提取算法

3.5 蒙皮的简化

3.6 梁、纵墙等构件的简化

3.6.1 腹板的简化

3.6.2 缘条的简化

3.6.3 支柱的简化

3.7 翼肋的简化

3.8 桁条的简化

3.9 机翼简化模型的再处理

3.10 简化实例

3.11 翼面几何模型建模约定

3.12 本章小结

第四章 简化模型的有限元网格生成

4.1 网格划分的要求及质量评价标准

4.1.1 网格划分的要求

4.1.2 网格评价标准

4.2 基于铺砌法的网格快速生成概述

4.2.1 算法概述

4.2.2 主要的铺砌操作

4.2.3 算法流程

4.3 铺砌算法的具体实现

4.3.1 基本数据结构介绍

4.3.2 初始边界节点的条件及层起始点的选择

4.3.3 边界离散化

4.3.4 单元网格的生成

4.4 实际模型网格生成实例

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文