航天航空装备

1、航天航空装备安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组CAD,CAE在航天航空领域中的应用国内本领域的现状某航天器零件的CAD造型与有限元分析总结和展望安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组国内本领域的现状目前在我国计算机辅助设计（CAD）,计算机辅助工程（CAE）已经得到了广泛的应用，在大多数的大型航空器件制造企业已经相当的成熟安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组某航天器零件的CAD造型与有限元分析某航天零件的CAD造型Pro/E软件的简介Marc软件的简介有限元分析在工程上的应用有限元分析的基本步骤安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组用CAD设计的零件安徽工程大学机电学院机

2、械2131班第三小组尾喷管尾喷管是喷气式飞机的涡喷发动机的组成部分之一，主要作用是将喷气式飞机燃油燃烧后的产物如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、未完全燃烧的小分子烃类物质喷射出去，起到排废气的作用，同时也利用喷射时空气产生的反作用力来推动飞机，不过尾喷管提供的推力只是飞机动力的一部分，飞机主要的动力是由涡轮螺旋桨发动机的驱动螺旋桨来提供的安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组机翼机翼的基本受力构件包括翼梁、接头、翼肋和蒙皮。根据机翼载荷情况，该飞机设计成单梁式机翼。单梁式机翼的结构特点是有一根比较强的梁，梁布置在翼剖面最大的高度处。由于机翼的全部弯矩都由梁承受，所以在翼梁的根部有固

3、定接头与机身连接，来传递剪力和弯矩安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组PRO/E的简介Pro/E软件抛弃传统CAD 软件中的线框和表面模型而直接鉴于3D 实体。使设计环境完全从2D或2D与3D混合状态上升为纯3D 模式，在此最直观的3D 的设计环境中，设计者能更好的捕捉自己的设计意图和激发设计灵感。Pro/E 的3D 实体鉴于特征造型技术。在Pro/E 中，所面向的对象包括几何特征、非几何特征、零件模型、装配模型、模具模型、加工模型等等，设计人员通过对这些对象所具有的内在属性、存在方式和存在状态的准确把握来得到理想中的模型。Pro/E中所有的对象都是建立在单一数据库中。并且此数据库是唯一

4、的、完整的，因而保证了在Pro/E中进行的任何设计也都是全相关的。在整个设计过程中的任何一处发生参数改动，可以反应到整个设计过程中的相关环节上。设计师可以依靠此功能完全抛弃传统的工作方法，实现零件设计、模具设计、装配设计、加工设计等过程同时进行。Pro/E的3D 特征实体是全参数化的，具有自适应性和智能性。通过完备而准确的参数和资料来驱动实体，产品模型的每一个设计尺寸都对应一个参数，设计人员可以通过命令或者关系式的形式来建立各参数之间的关系，以得到所要求设计的模型安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组MARC的简介的简介此次讨论就是依据某航天器几个零件的二维图纸在此次讨论就是依据某航天器几

5、个零件的二维图纸在ProProE E软件环境中进行软件环境中进行三维造型设计，造型完毕后利用三维造型设计，造型完毕后利用MSC/MarcMSC/Marc有限元分析软件对零件的成型有限元分析软件对零件的成型过程进行模拟分析，初步了解零件在加工之前的应变过程及状态，以及零件过程进行模拟分析，初步了解零件在加工之前的应变过程及状态，以及零件的受力、受热情况，提供一些零件的重要性能参数的受力、受热情况，提供一些零件的重要性能参数安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组有限元分析在工程上的应用静力学分析模态分析谐响应与瞬态动力学分析热应力分析接触分析屈曲分析安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组静

6、力学分析这是对二维或三维的机械结构承载后的应力、应变和变形分析,是有限元法在机械工程中最基本、最常用的分析类型。当作用在结构上的载荷不随时间变化或随时何的变化十分缓慢,应进行静力学分析安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组模态分析这是动力学分析的一种,用于研究结构的固有频率和自振型式等振动特性。进行这种分析时所施加的载荷只能是位移载荷和预应力载荷安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组谐响应分析和瞬态动力学分析这两类分析也属动力学分析,用于研究结构对周期载荷和非周期载荷的动态响应安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组热应力分析这类分析用于研究、结构的工作温度不等于安装温度时,或工作时

7、结构内部存在温度分布时,结构内部的温度应力安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组接触分析这是一种状态非线性分析,用于分析2个结构物发生接触时的接触面状态、法向力等。由于机械结构中结构与结构间力的传递均是通过接触来实现的,所以有限元法在机械结构中的应用很多都是接触分析。但是,以前受计算能力的制约,接触分析应用的较少安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组屈曲分析这是一种几何非线性分析,用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状,例如压杆稳定性问题。在竞争激烈的市场环境中,为取得竞争优势,企业迫切需要能够迅速开发出高质量、低成本的产品,并迅速抢占市场。因此企业界迫切需要高技术、高速

8、度、低成本的设计方法。随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法,有限元在产品设计和研制中所显示出的无可伦比的优越性,使其成为企业在市场竞争中制胜的一个重要工具安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组有限元分析的基本步骤物体离散化单元特性分析单元组集安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组物体离散化将分析的对象离散为有限个单元,单元的数量根据需要和计算精度而定。一般情况下,单元划分越细则描述变形情况越精确,越接近实际变形,但计算量越大安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组单元特性

9、分析首先进行位移模式选择。有限元法通常采用位移法,因此应先选择合理的位移模式(位移函数) 。然后分析单元的力学性质。根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义,找出单元节点力和节点位移的关系式,亦即导出单元刚度矩阵,这是分析中的关键一步。最后计算等效节点力。将单元边界上的表面力、体积力或集中力等效地转移到节点上,也就是用等效的节点力来代替所有作用在单元上的力安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组单元组集利用结构力的平衡条件和边界条件把各个单元按原来的结构重新联结起来,形成整体刚度矩阵。求解未知节点位移。解有限元方程求出节点位移,然后根据节点位移求出所有的未知量。归根到底,有限元

10、法是求解常,偏微分方程的一种方法。理论上讲,凡能够归纳为求解微分方程的工程问题都可以用有限元法来解决。因此有限元法可以进行结构、热、电磁、流体、声学等分析安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组总结计算机辅助造型以及有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一种先进的CAD/CAE技术,广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中,成功的解决了许多复杂的设计和分析问题,已成为工程设计和分析中的重要工具。此次设计中包含了某航天器零件的造型及薄板零件的压力成型分析，具有程上的实际意义。了解了建模的几种方法和理论，以及有限元分析的基本理论，以便更好地理解造型及有限元方法在工程中的应用。通过这些方法

11、的学习和使用，为以后更好地应用和实践计算机辅助工程打下坚实的基础。能够更加有效地更加快捷地对产品进行设计制造，降低产品研制成本，提高产品的市场竞争力，全面实现产品的数字化设计制造工程。安徽工程大学机电学院机械2131班第三小组展望CAD/CAE/CAM已成为技术人员实施技术创新的得力工具，每秒千亿次、万亿次、千万亿次及量子计算机即将诞生，分布式并行计算机群即将投入使用，为适应这种情况，新型的高精度和高效率并行算法正被研究，一些实用的新算法将不断问世。这些新的高性能算法必然会被做成CAE的软件模块，使其在对复杂的工程或产品仿真时，能够充分发挥超级并行计算系统的软、硬件资源，高效率和高精度地获得计算结果。GUI多媒体的用户介面伴随着计算机图形用户介面（GUI）和联机共用的图形与数据库软件的发展，狭义的语音输入/输出已成现实，计算机视觉系统很快能在一定范围内分析体态、眼神和手势，不久的将来会听、看、说、写和学习的计算机将问世，这些多媒体技术一定会使未来CAD/CAE/CAM软件的用户介面