動(dòng)參數(shù)確定從動(dòng)參數(shù)；
[0050]隔膜構(gòu)型如圖2所示，構(gòu)型參數(shù)包括頂部圓弧半徑仏、錐段長度L、錐角α、預(yù)翻邊溝槽中心直徑Do、預(yù)翻邊溝槽半徑Ro、圓心高度￥!、隔膜高度H。本模塊中集成金屬隔膜相關(guān)的約束方程，輸入隔膜驅(qū)動(dòng)參數(shù)完成隔膜初步設(shè)計(jì)。隔膜設(shè)置步驟的主要優(yōu)點(diǎn)在于簡化隔膜設(shè)計(jì)過程，只需輸入少量驅(qū)動(dòng)參數(shù)便可完成隔膜設(shè)計(jì)。
[0051]3)隔膜仿真
[0052]利用步驟2)中確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行有限元模型創(chuàng)建、材料屬性添加、邊界條件和約束條件設(shè)置、提交分析計(jì)算并返回輸出仿真結(jié)果;仿真時(shí)，以初始屈曲載荷為優(yōu)化目標(biāo)，分別以隔膜各主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到最優(yōu)參數(shù)組合，提供用戶作為參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。這一步驟主要優(yōu)點(diǎn)在于完成有限元模型前后處理的自動(dòng)化進(jìn)行，有限元仿真往往需要將90%的精力仿真模型前后處理工作上，真正體現(xiàn)工作成果的結(jié)果分析只占10%的工作量，因此，模型前后處理工作的自動(dòng)化進(jìn)行將極大地減小設(shè)計(jì)人員的工作量。另一方面，優(yōu)化程序的運(yùn)行可為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)依據(jù)，降低對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)的過分依賴。
[0053]4)殼體設(shè)計(jì):殼體的設(shè)計(jì)分為氣腔型面設(shè)計(jì)和液腔型面設(shè)計(jì)；
[0054]4.1)氣腔型面設(shè)計(jì)
[0055]在金屬隔膜設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，從金屬隔膜與氣腔型面的連接處開始進(jìn)行氣腔型面參數(shù)的確定；
[0056]4.2)液腔型面設(shè)計(jì)
[0057]在金屬隔膜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，從金屬隔膜與液腔型面的連接處開始進(jìn)行液腔型面參數(shù)的確定；
[0058]參數(shù)的確定具體為:
[0059]從已有的殼體構(gòu)型中選擇本次設(shè)計(jì)的液腔型面構(gòu)型，按照選定的液腔型面構(gòu)型中各組成部分的幾何關(guān)系，得到表示各組成部分的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)間約束方程，本次設(shè)計(jì)的液腔構(gòu)型采用錐段+橢圓弧設(shè)計(jì)，通過分析隔膜最終翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，給出底部翻邊切線角度，由此確定貯箱液腔錐段角度，橢圓弧與錐段相切并且與隔膜頂部滿足一定位置關(guān)系，以此為依據(jù)進(jìn)行液腔型面設(shè)計(jì)；
[0060]5)在金屬隔膜及殼體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定安裝結(jié)構(gòu)的尺寸和數(shù)量，完成參數(shù)化建模；
[0061]6)貯箱整體仿真
[0062]6.1進(jìn)入貯箱仿真模塊，利用步驟2)、步驟4)及步驟5)中確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行貯箱整體有限元模型創(chuàng)建，并在有限元模型中添加材料屬性、設(shè)置邊界條件和約束條件形成貯箱整體模型；
[0063]6.2)對(duì)貯箱整體進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，外壓失穩(wěn)分析和動(dòng)力學(xué)分析，判斷結(jié)果是否合理，若不合理，則需修改參數(shù)進(jìn)行重分析，直到結(jié)果合理；
[0064]7)進(jìn)行熱防護(hù)設(shè)計(jì)分析
[0065]根據(jù)入口燃?xì)鈪?shù)，選擇防熱層材料和布置方案，確定防熱層厚度，完成熱防護(hù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行靜態(tài)熱防護(hù)仿真分析。
[0066]另外，方案還具有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的集成的特點(diǎn)。本發(fā)明中將金屬隔膜參數(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、商業(yè)軟件分析參數(shù)設(shè)置經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定量化描述，有效解決了金屬隔膜翻轉(zhuǎn)過程中涉及到材料非線性、幾何非線性等高度非線性問題，確保隔膜在不發(fā)生褶皺、偏心等失效行為的基礎(chǔ)上順利實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。幫助研究人員快速、有效地進(jìn)行貯箱產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.金屬隔膜貯箱一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)方案設(shè)計(jì) 1.1)收集已有的金屬隔膜構(gòu)型、殼體構(gòu)型； 1.2)根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)對(duì)貯箱大致定型，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出貯箱產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)特征參數(shù)； 2)隔膜設(shè)計(jì) 2.1)從已有的金屬隔膜構(gòu)型中選擇本次設(shè)計(jì)的金屬隔膜構(gòu)型，按照選定金屬隔膜中各組成部分的幾何關(guān)系，得到表示各組成部分的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)間約束方程， 2.2)根據(jù)約束方程提取出結(jié)構(gòu)參數(shù)中的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)參數(shù)確定從動(dòng)參數(shù)； 3)金屬隔膜仿真 3.1)利用步驟2)中確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行金屬隔膜的有限元模型創(chuàng)建，并在有限元模型中添加材料屬性、設(shè)置邊界條件和約束條件形成金屬隔膜模型； 3.2)對(duì)金屬隔膜模型進(jìn)行仿真并返回輸出仿真結(jié)果； 4)殼體設(shè)計(jì):殼體的設(shè)計(jì)分為氣腔型面設(shè)計(jì)和液腔型面設(shè)計(jì)； 4.1)氣腔型面設(shè)計(jì) 在金屬隔膜設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，從金屬隔膜與氣腔型面的連接處開始進(jìn)行氣腔型面參數(shù)的確定； 4.2)液腔型面設(shè)計(jì) 在金屬隔膜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，從金屬隔膜與液腔型面的連接處開始進(jìn)行液腔型面參數(shù)的確定； 參數(shù)的確定具體為: 從已有的殼體構(gòu)型中選擇本次設(shè)計(jì)的液腔型面構(gòu)型，按照選定的液腔型面構(gòu)型中各組成部分的幾何關(guān)系，得到表示各組成部分的各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)間約束方程，液腔構(gòu)型采用錐段+橢圓弧設(shè)計(jì)，通過分析隔膜最終翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，給出底部翻邊切線角度，由此確定貯箱液腔錐段角度，橢圓弧與錐段相切并且與隔膜頂部滿足一定位置關(guān)系，以此為依據(jù)進(jìn)行液腔型面設(shè)計(jì)； 5)在金屬隔膜及殼體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定安裝結(jié)構(gòu)的尺寸和數(shù)量，完成參數(shù)化建模； 6)貯箱整體仿真 6.1進(jìn)入貯箱仿真模塊，利用步驟2)、步驟4)及步驟5)中確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行貯箱整體有限元模型創(chuàng)建，并在有限元模型中添加材料屬性、設(shè)置邊界條件和約束條件形成貯箱整體模型； 6.2)對(duì)貯箱整體進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，外壓失穩(wěn)分析和動(dòng)力學(xué)分析，判斷結(jié)果是否合理，若不合理，則需修改參數(shù)進(jìn)行重分析，直到結(jié)果合理； 7)進(jìn)行熱防護(hù)設(shè)計(jì)分析 根據(jù)入口燃?xì)鈪?shù)，選擇防熱層材料和布置方案，確定防熱層厚度，完成熱防護(hù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行靜態(tài)熱防護(hù)仿真分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬隔膜貯箱一體化設(shè)計(jì)方法，其特征在于: 在貯箱整體模型創(chuàng)建時(shí)，所述外殼建模是在隔膜模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的；所述屬隔膜與殼體邊界連接處設(shè)置有參數(shù)化單元種子；所述安裝結(jié)構(gòu)的建模是在外殼基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬隔膜貯箱一體化設(shè)計(jì)方法：包括1)方案設(shè)計(jì)：對(duì)貯箱大致定型，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出貯箱產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；2)隔膜設(shè)計(jì)：3)金屬隔膜仿真及4)殼體設(shè)計(jì)。其中步驟3)是利用步驟2)中確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行金屬隔膜的有限元模型創(chuàng)建，并在有限元模型中添加材料屬性、設(shè)置邊界條件和約束條件形成金屬隔膜模型；對(duì)金屬隔膜模型進(jìn)行仿真并返回輸出仿真結(jié)果；步驟4)的殼體設(shè)計(jì)是在隔膜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行殼體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法與隔膜設(shè)計(jì)相似。本發(fā)明對(duì)貯箱進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，有效提高產(chǎn)品的合格率和設(shè)計(jì)效率；保證了各結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性。在仿真時(shí)，外殼建模是在隔膜模型基礎(chǔ)上進(jìn)行，保證了設(shè)計(jì)參數(shù)的匹配性。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105653799
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】穆小強(qiáng), 李道奎, 張?jiān)鐾? 李平, 馬維力, 尤志勇
【申請人】西安航天動(dòng)力研究所
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月31日