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飛機產(chǎn)品裝配質(zhì)量的高低直接影響最終飛機產(chǎn)品的質(zhì)量，在裝配過程中使用的裝配型架對保證裝配質(zhì)量起著重要作用。飛機裝配型架的一個重要技術(shù)指標是結(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。
飛機裝配型架的剛度主要是骨架的剛度。骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否直接決定型架的剛度是否符合要求，目前國內(nèi)航空業(yè)在設(shè)計裝配型架時一般是設(shè)計人員憑借以往積累的設(shè)計經(jīng)驗和知識，根據(jù)具體的產(chǎn)品裝配要求，運用CATIA、UG等三維軟件進行3D建模，然后再對3D模型運用有限元分析軟件進行分析，檢驗設(shè)計方案是否符合剛度要求，若不符合要求，則修改設(shè)計方案，再進行分析，直到符合要求為止。當型架結(jié)構(gòu)相似(拓撲結(jié)構(gòu)不變，只是結(jié)構(gòu)尺寸不同時，仍然要對每個型架都按照設(shè)計3D模型一有限元分析一修改設(shè)計一有限元分析”的過程進行設(shè)計，在建模和有限元分析過程中進行了大量的重復(fù)性工作，影響型架設(shè)計的效率。
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)動的型架有限元分析方法，首先對典型型架進行有限元分析，然后通過參數(shù)驅(qū)動典型型架得到相似型架，有限元分析結(jié)果自動同步更新，實現(xiàn)相似型架有限元分析的參數(shù)化。由于飛機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，進而把骨架抽象為線框模型。骨架線框的參數(shù)化驅(qū)動是相似型架有限元分析的基礎(chǔ)，為了建立嚴格的線框模型以及設(shè)計快速合理的參數(shù)驅(qū)動算法，首先給出以下3個概念：
a.參數(shù)驅(qū)動域。共享同一驅(qū)動主參數(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)動域。
線框中各線段間的參數(shù)關(guān)系無需專門建立，當在CATIA平臺的Structure模塊上運用此方法建立線框模型時，參數(shù)關(guān)系已經(jīng)建立，建立線框時只需根據(jù)型架結(jié)構(gòu)和驅(qū)動的要求安排U向、V向、W向的結(jié)構(gòu)面數(shù)量，再對線段進行必要的修改即可。當進行驅(qū)動后，各參數(shù)關(guān)系依然存在。
按照層面分解的概念，在設(shè)計型架骨架線框時首先考慮設(shè)計線框的相似重用性能，能方便對其進行驅(qū)動重用，適應(yīng)不同產(chǎn)品對型架骨架的需求，從而得出參數(shù)驅(qū)動域；再考慮產(chǎn)品對型架的具體要求，把參數(shù)驅(qū)動域劃分到不同的平面內(nèi)，即設(shè)計結(jié)構(gòu)面，這樣把型架骨架線框進行了層面分解，對骨架線框的驅(qū)動實際就是對多個結(jié)構(gòu)面間的距離尺寸進行驅(qū)動，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)計和參數(shù)模型的驅(qū)動。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)計的合理性提供依據(jù)。在對相似型架進行有限元分析時，只需驅(qū)動結(jié)構(gòu)面，有限元分析的數(shù)據(jù)就會自動更新，得到新模型的分析數(shù)據(jù)，從而提高了分析效率。
對型架骨架按照梁特征進行有限元分析，對相似型架，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，只需對一種典型型架骨架進行分析，其余相似型架骨架可對此典型型架骨架進行層面驅(qū)動，得到所需結(jié)構(gòu)，邊界約束條件和作用力系不作改動或者微作改動(比如當型架尺寸變大時，需要添加的地面支撐，這時需對邊界條件微作改動)，便可自動得到驅(qū)動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)把每根型材按梁單元分析，并把型材抽象為線框結(jié)構(gòu)；(2)骨架中各型材連接處簡化為節(jié)點，根據(jù)連接處的實際構(gòu)造，通常可以簡化為剛接或鉸接；(3)可適當忽略剛度較小的結(jié)構(gòu)；(4)各型材的位置按其形心軸的位置確定，長度按線框結(jié)構(gòu)中兩節(jié)點間的距離確定。
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