壓力容器仿真分析方法及模型參數(shù)無損傳輸裝置制造方法
【專利摘要】一種壓力容器仿真分析方法，包括：采集現(xiàn)有壓力容器的客觀參數(shù)；建立鍵值對(duì)照表；利用CAD工具導(dǎo)入結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，形成線框模型；利用CAE工具導(dǎo)入線框模型；通過CAE工具將線框模型形成實(shí)體模型；CAE工具根據(jù)完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體模型確定網(wǎng)格劃分，根據(jù)完整參數(shù)數(shù)據(jù)中物理屬性參數(shù)，基于網(wǎng)格對(duì)分析模型施加載荷；利用CAE工具優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至鍵值對(duì)照表；鍵值對(duì)照表備份原有參數(shù)值，更新相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值。本發(fā)明提高了有限元分析的建模和數(shù)據(jù)運(yùn)算效率。還包括一種參數(shù)無損傳輸裝置。
【專利說明】壓力容器仿真分析方法及模型參數(shù)無損傳輸裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法及裝置，特別是涉及一種用于客觀模型仿真的數(shù)據(jù)處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著推力系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，壓力容器設(shè)備已被廣泛使用于發(fā)射裝置研制工作中。壓力容器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)有成熟的國標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行規(guī)范，其中強(qiáng)度性能分析方法主要包括傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和有限元分析設(shè)計(jì)方法。有限元分析方法具有準(zhǔn)確掌握危險(xiǎn)截面和反映復(fù)雜應(yīng)力場的優(yōu)勢(shì)，通過對(duì)相應(yīng)壓力容器建立特征模型，利用有限元仿真分析方法進(jìn)行模型分析在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]由于壓力容器建模過程需要專用的CAD建模工具完成參數(shù)/非參數(shù)化的部件和零件的造型設(shè)計(jì)，而建模工具不具有完整的數(shù)據(jù)處理分析計(jì)算能力，專業(yè)的有限元分析工具數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)的高精度運(yùn)算，沒有對(duì)模型特征參數(shù)進(jìn)行揀選和預(yù)處理的能力，直接用于建模周期很長，這就導(dǎo)致建模工具和有限元分析工具間受限于模型傳輸方式，無法實(shí)現(xiàn)CAD/CAE軟件之間參數(shù)的無損傳遞而導(dǎo)致部分或者全部設(shè)計(jì)參數(shù)丟失，在進(jìn)行有限元模型處理時(shí)，需要重新定義設(shè)計(jì)參數(shù)，致使此種方法在系列化、參數(shù)化設(shè)計(jì)中由于多次定義設(shè)計(jì)參數(shù)而易出錯(cuò)、影響效率，使得對(duì)壓力容器客觀參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算的全過程中，數(shù)據(jù)誤差增大，仿真結(jié)果可靠性降低，無法適應(yīng)產(chǎn)品系列化以及快速研制的需求。系列化產(chǎn)品如果不能在現(xiàn)有成熟的模型上改進(jìn)，進(jìn)一步完善有限元分析，而是采用重新建模，往往會(huì)受到建模質(zhì)量的影響，使得最終數(shù)據(jù)分析結(jié)果相關(guān)性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種壓力容器仿真分析方法，解決壓力容器模型特征參數(shù)無法高效的向有限元分析工具進(jìn)行無損數(shù)據(jù)傳遞的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種壓力容器模型參數(shù)無損傳輸裝置，解決有限元分析工具無法準(zhǔn)確獲得模型特征參數(shù)的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的壓力容器仿真分析方法包括以下步驟包括:
[0007]采集現(xiàn)有壓力容器的客觀參數(shù)；
[0008]s04,建立鍵值對(duì)照表，將各組數(shù)據(jù)填入?yún)?shù)名稱-參數(shù)值對(duì)照表，形成基礎(chǔ)模型的完整參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0009]s05，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具形成壓力容器的線框模型；
[0010]S06，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入線框模型；
[0011]S07，通過CAE工具將線框模型形成實(shí)體模型；
[0012]s08，CAE工具根據(jù)完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體模型確定網(wǎng)格劃分；[0013]s09,利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中物理屬性參數(shù)，通過CAE工具基于網(wǎng)格對(duì)分析模型施加載荷；
[0014]slO，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口將優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至鍵值對(duì)照表；
[0015]Si I，鍵值對(duì)照表備份相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值，更新相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值。
[0016]還包括以下步驟:
[0017]根據(jù)仿真數(shù)據(jù)處理精度需要，重復(fù)步驟s05至Sll提高運(yùn)算精度。
[0018]還包括以下步驟:
[0019]達(dá)到運(yùn)算精度，執(zhí)行sl2，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口輸出重構(gòu)的幾何基礎(chǔ)模型。
[0020]采集現(xiàn)有壓力容器的客觀參數(shù)包括以下步驟:
[0021]對(duì)現(xiàn)有壓力容器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第一組數(shù)據(jù)；
[0022]對(duì)現(xiàn)有壓力容器的關(guān)聯(lián)參數(shù)或孤立參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第二組數(shù)據(jù)；
[0023]對(duì)現(xiàn)有壓力容器的物理屬性參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第三組數(shù)據(jù)。
[0024]用于所述壓力容器仿真分析方法的參數(shù)無損傳輸裝置，包括以下組成裝置:
[0025]第一自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口，用于建立與CAD工具數(shù)據(jù)接口相匹配的單向數(shù)據(jù)傳輸鏈路；
[0026]第二自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口，用于建立與CAE工具數(shù)據(jù)接口相匹配的雙向數(shù)據(jù)傳輸鏈路；
[0027]鍵名稱存儲(chǔ)裝置，用于保存鍵的名稱和屬性；
[0028]鍵值存儲(chǔ)裝置，用于保存鍵的歷次賦值，保存策略以時(shí)間或處理周期為主要因素；
[0029]更新控制裝置，用于判斷更新數(shù)據(jù)的合法性，為更新數(shù)據(jù)添加相應(yīng)保存策略的標(biāo)記；
[0030]第三自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口，用于接收上位系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)。
[0031]本發(fā)明以參數(shù)集合作為數(shù)據(jù)輸入，供幾何模型和有限元模型共同使用，簡化了參數(shù)輸入流程，便于控制輸入的準(zhǔn)確度；
[0032]參數(shù)集合作為CAD/CAE模型雙向驅(qū)動(dòng)的媒介，簡化了商用分析軟件接口開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAE之間無縫參數(shù)驅(qū)動(dòng)；
[0033]以閉環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)了性能分析過程，提高了工作效率和工作過程的可重復(fù)性；
[0034]將集成仿真分析方法應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的快速評(píng)價(jià)，推動(dòng)系列化產(chǎn)品的快速研發(fā)，相應(yīng)成果可用于產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的數(shù)據(jù)處理流程示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明仿真分析方法中壓力容器模型參數(shù)無損傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為利用本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的一種具體的軟件實(shí)現(xiàn)過程中參數(shù)采集不意圖；[0039]圖4為利用本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的一種具體的軟件實(shí)現(xiàn)過程中線框模型不意圖；
[0040]圖5為利用本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的一種具體的軟件實(shí)現(xiàn)過程中實(shí)體模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]如圖1所示，本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的具體步驟如下:
[0042]sOl，對(duì)現(xiàn)有壓力容器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第一組數(shù)據(jù)；
[0043]s02，對(duì)現(xiàn)有壓力容器的關(guān)聯(lián)參數(shù)或孤立參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第二組數(shù)據(jù)；
[0044]s03，對(duì)現(xiàn)有壓力容器的物理屬性參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第三組數(shù)據(jù)；
[0045]s04,建立鍵值對(duì)照表，將各組數(shù)據(jù)填入?yún)?shù)名稱-參數(shù)值對(duì)照表，形成基礎(chǔ)模型的完整參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0046]s05，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具形成壓力容器的線框模型；
[0047]s06，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入線框模型；
[0048]s07，通過CAE工具將線框模型形成實(shí)體模型；
[0049]s08，CAE工具根據(jù)完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體模型確定網(wǎng)格劃分；
[0050]s09,利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中物理屬性參數(shù)，通過CAE工具對(duì)網(wǎng)格施加載荷；
[0051]slO，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口將優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至鍵值對(duì)照表；
[0052]Si I，鍵值對(duì)照表備份相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值，更新相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值；
[0053]根據(jù)仿真數(shù)據(jù)處理精度需要，或者重復(fù)步驟s05至sll提高運(yùn)算精度；
[0054]或者達(dá)到運(yùn)算精度，執(zhí)行sl2，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口輸出重構(gòu)的幾何基礎(chǔ)模型。
[0055]采用本壓力容器仿真分析方法，可以在現(xiàn)有成熟結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)任務(wù)需要快速開發(fā)新的容器結(jié)構(gòu)，本仿真方法可以準(zhǔn)確地采集現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理數(shù)據(jù)，并將完整的參數(shù)數(shù)據(jù)貫穿建模和有限元分析的完整過程中，使利用不同建模工具和有限元工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，參數(shù)數(shù)據(jù)的類型和數(shù)量都不會(huì)丟失，可以實(shí)現(xiàn)采集參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)與仿真參數(shù)在系統(tǒng)間的無縫傳遞，進(jìn)而為建模與有限元分析全程自動(dòng)化的集成仿真提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0056]利用本仿真分析方法，可以將仿真結(jié)果直接反饋回建模過程，實(shí)現(xiàn)了以參數(shù)數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)因素，建模和仿真的循環(huán)再生控制環(huán)路，提高了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能評(píng)估效率，縮短了研制周期。
[0057]如圖2所示，用于本仿真分析方法的參數(shù)無損傳輸裝置包括第一自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口100、第二自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 110、鍵名稱存儲(chǔ)裝置120、鍵值存儲(chǔ)裝置130、更新控制裝置140和第三自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 150，其中:
[0058]第一自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 100，用于建立與CAD工具數(shù)據(jù)接口相匹配的單向數(shù)據(jù)傳輸鏈路；
[0059]第二自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 110，用于建立與CAE工具數(shù)據(jù)接口相匹配的雙向數(shù)據(jù)傳輸鏈路；
[0060]鍵名稱存儲(chǔ)裝置120，用于保存鍵的名稱和屬性；
[0061]鍵值存儲(chǔ)裝置130，用于保存鍵的歷次賦值，保存策略以時(shí)間或處理周期為主要因素；
[0062]更新控制裝置140，用于判斷更新數(shù)據(jù)的合法性，為更新數(shù)據(jù)添加相應(yīng)保存策略的標(biāo)記；
[0063]第三自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 150，用于接收上位系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)；
[0064]本參數(shù)無損傳輸裝置可以高效地存儲(chǔ)采集的完整參數(shù)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)一個(gè)鍵名稱對(duì)應(yīng)多個(gè)不同版本的鍵值數(shù)據(jù)，為建模集成仿真過程的自動(dòng)化閉環(huán)控制提供了從參數(shù)數(shù)據(jù)的相關(guān)存儲(chǔ)。通過不同的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口可以實(shí)現(xiàn)與不同專業(yè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)透明傳輸鏈路，使數(shù)據(jù)流向不因?yàn)閿?shù)據(jù)類型和流量互相干擾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)隔離。通過更新控制可以實(shí)現(xiàn)鍵與鍵值的一對(duì)多映射，標(biāo)定不同鍵值的時(shí)間標(biāo)記、周期標(biāo)記等相關(guān)性參數(shù)，為數(shù)據(jù)分析和趨勢(shì)匯總提供必要特征，接收上位系統(tǒng)的控制，進(jìn)而影響仿真集成的各個(gè)過程，與特定的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口配合可以完成數(shù)據(jù)流向控制。
[0065]進(jìn)一步的具體實(shí)施例中，利用本發(fā)明壓力容器仿真分析方法的一種具體的軟件實(shí)現(xiàn)過程中，CAD工具采用UG，CAE工具采用ANSYS，第一自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 100采用UG OPENAPI規(guī)范，第二自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 110采用通用幾何接口規(guī)范結(jié)合APDL規(guī)范，第三自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口 150采用.NET Framework通信規(guī)范，
[0066]如圖3所示，通過測(cè)量采集壓力容器的尺寸、特征等參數(shù)數(shù)據(jù)，行程如下表所列的鍵值對(duì)照表:
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種壓力容器仿真分析方法，其特征在于:包括以下步驟包括: 采集現(xiàn)有壓力容器的客觀參數(shù)； s04，建立鍵值對(duì)照表，將各組數(shù)據(jù)填入?yún)?shù)名稱-參數(shù)值對(duì)照表，形成基礎(chǔ)模型的完整參數(shù)數(shù)據(jù)； s05，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具形成壓力容器的線框模型； s06，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入線框模型； s07，通過CAE工具將線框模型形成實(shí)體模型； s08, CAE工具根據(jù)完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體模型確定網(wǎng)格劃分； s09，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中物理屬性參數(shù)，通過CAE工具基于網(wǎng)格對(duì)分析模型施加載荷； slO，利用CAE工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口將優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)輸出至鍵值對(duì)照表；SiI，鍵值對(duì)照表備份相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值，更新相應(yīng)鍵值項(xiàng)目的原有參數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器仿真分析方法，其特征在于:還包括以下步驟: 根據(jù)仿真數(shù)據(jù)處理精度需要，重復(fù)步驟s05至sll提高運(yùn)算精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器仿真分析方法，其特征在于:還包括以下步驟: 達(dá)到運(yùn)算精度，執(zhí)行sl2，利用CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入完整參數(shù)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過CAD工具的自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口輸出重構(gòu)的幾何基礎(chǔ)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的壓力容器仿真分析方法，其特征在于:采集現(xiàn)有壓力容器的客觀參數(shù)包括以下步驟: 對(duì)現(xiàn)有壓力容器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第一組數(shù)據(jù)； 對(duì)現(xiàn)有壓力容器的關(guān)聯(lián)參數(shù)或孤立參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第二組數(shù)據(jù)； 對(duì)現(xiàn)有壓力容器的物理屬性參數(shù)進(jìn)行采集，形成基礎(chǔ)模型第三組數(shù)據(jù)。
5.用于權(quán)利要求1至4任一所述壓力容器仿真分析方法的參數(shù)無損傳輸裝置，其特征在于:包括以下組成裝置: 第一自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口( 100)，用于建立與CAD工具數(shù)據(jù)接口相匹配的單向數(shù)據(jù)傳輸鏈路； 第二自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口(110)，用于建立與CAE工具數(shù)據(jù)接口相匹配的雙向數(shù)據(jù)傳輸鏈路； 鍵名稱存儲(chǔ)裝置(120)，用于保存鍵的名稱和屬性； 鍵值存儲(chǔ)裝置(130)，用于保存鍵的歷次賦值，保存策略以時(shí)間或處理周期為主要因素； 更新控制裝置(140)，用于判斷更新數(shù)據(jù)的合法性，為更新數(shù)據(jù)添加相應(yīng)保存策略的標(biāo)記； 第三自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口( 150)，用于接收上位系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103984805SQ201410161966
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】吳艷, 何麗, 齊志會(huì), 劉琥, 白靜, 王璽, 劉兵 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院