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航空行业功能样机工程建模与应用项目

分类:
航空航天
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  项目概述:

  该项目主要应用在客户的信息部门,是以该所信息部多年功能样机工程建模与应用的先进经验为基础,建立支持飞机功能样机工程建模与应用的软件系统,该系统与该所的PDM系统集成,实现从PDM批量导出数据,并实现数据的更新、批量轻量化处理模型、轻量化模型管理、渲染材质库数据管理、应用包(如VR仿真包)的构建与管理,基于Virtools的模型快速定义、基于VR的飞机总体布置,用户角色权限管理等功能,满足以下三个方面的功能要求:

  1)飞机发动机装拆使用维护功能样机建模与管理

  2)飞机武器舱动力学仿真功能样机建模与管理

  3)基于VR环境的飞机总体布置。

  背景:

  功能样机技术是一种崭新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法,采用虚拟样机技术,可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期,在虚拟环境中直观形象地对虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真,这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期有着非常重要的意思。

  由于所内的核心PDM系统(Windchill)管理的是正式发放的工程数据,与用于功能样机(仿真或分析)的数据相比,数据类型(类与属性)、数据结构(BOM结构)以及数据实体(轻量化表达数模)上有很大的区别。而这类功能样机的数据与工程数据又存在继承以及信息传递的关联关系,所以经过该所的信息部的领导和设计人员的讨论与研究,希望建一个功能样机建模系统来完成功能样机的深入应用。

  项目实施:通过6个月的实施和1个月的培训与试用,成功上线了功能样机工程建模与应用系统,并获得了用户的好评和表扬信。该系统接收PDM系统中发放的正式的工程数据。模型处理得到能被仿真或分析所用的轻量化数据,经过筛选、过滤和业务流程处理为仿真BOM和关联附加信息,完成快速进行工程设计优化的应用。整个项目定制与开发的概括如下:

  PDM集成:数字样机的原始模型来主要自于企业PDM(Windchill),通过导出接口到功能样机应用系统电子仓库区。功能样机应用系统从电子仓库区导入E-BOM,解析它对应的CSV文件,为后续指导轻量化数据转换,在系统构建应用包做准备。

  数字样机准备:通过PDM导出的E-BOM信息和原始数模文件,无法直接应用于仿真及分析软件。需要将数模文件转换成仿真所需轻量化模型,模型包括不同精度cgr,3dxml等。因此,当系统通过集成页面接收到工程数据后,为了提前准备仿真数据,所以需要系统调用轻量化转换工具,通过CATIA的CAA程序在后台实现数模轻量化转换,并且能实时管理模型处理任务计划。

  模型处理中心:模型处理是对数字样机启动默认模型处理任务和仿真包的模型处理任务的管理,可以查看模型处理是否完成,设置处理过程中的优先级,对于等待处理的任务可以暂停,暂停的任务可以恢复,对于已完成处理或处理失败的任务可以查看模型处理报告、如果处理过程有问题也可以重启模型处理。

  应用包配置:为了能为不同的仿真应用建立仿真资源,需要从数字样机结构中查询和筛选出用于仿真的零部件,将零部件发送到仿真工作包下做后续处理。VR仿真包是应用于Virtools仿真的工作包,在VR仿真包中对发送到包的数字样机结构及轻量化数模文件进行编辑和处理,生成Virtools应用软件所需要的仿真资源。

  基础模块配置:CAA模块用于完成模型处理任务,这样每种模型处理任务可根据需要增加CAA模块,实现功能可扩展性;任务类型是系统的业务处理类型,目前有默认模型处理、仿真包再次优化,构建顶层物理文件、构建CI物理文件等。在任务类型中配置调用哪些CAA模块,以及模块之间的调用顺序来完成业务处理;随着数字样机应用的发展,就需要不断扩展数字样机的零部件属性,该功能顺应了这种发展需要。不用修改代码就可以动态增加零部件属性;每种仿真软件都有对应的材料表,随着将来业务范围的扩大,就需要系统能动态支持增加材料表,材料表动态生成后,表中的属性也可以根据需要扩展,以能支持业务的发展。

  系统管理:功能样机应用系统除了应用性的功能实现以外,还要实现不同权限的用户进行各类不同操作,各类参数的维护。 

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  项目效益:

  过去由于所里没有相应的管理系统和一系列的工具软件,而往往采用手工处理方式准备轻量化数模,这种方式费时、费力而且无法做到预先准备。

  那么建立一个准备数字样机和管理数字样机的平台后,将产生如下效益:

  ■ 建立一个从产品设计到产品仿真的协同平台。

  ■ 提高功能样机建模效率60%以上。

  ■ 大大提升仿真数据品质。

  ■ 提供可追溯的功能样机全过程管理。

  ■ 形成研究所知识产权。