飛機產品裝配質量的高低直接影響最終飛機產品的質量，在裝配過程中使用的裝配型架對保證裝配質量起著重要作用。飛機裝配型架的一個重要技術指標是結構要有足夠的剛度，以滿足產品制造與安裝的精度要求，保證產品裝配協調與互換性。
      飛機裝配型架的剛度主要是骨架的剛度。骨架結構設計的合理與否直接決定型架的剛度是否符合要求，目前國內航空業在設計裝配型架時一般是設計人員憑借以往積累的設計經驗和知識，根據具體的產品裝配要求，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，檢驗設計方案是否符合剛度要求，若不符合要求，則修改設計方案，再進行分析，直到符合要求為止。當型架結構相似(拓撲結構不變，只是結構尺寸不同時，仍然要對每個型架都按照設計3D模型一有限元分析一修改設計一有限元分析”的過程進行設計，在建模和有限元分析過程中進行了大量的重復性工作，影響型架設計的效率。
      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上，提出基于層面分解驅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，然后通過參數驅動典型型架得到相似型架，有限元分析結果自動同步更新，實現相似型架有限元分析的參數化。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。骨架線框的參數化驅動是相似型架有限元分析的基礎，為了建立嚴格的線框模型以及設計快速合理的參數驅動算法，首先給出以下3個概念：
      a.參數驅動域。共享同一驅動主參數的骨架線框范圍。
      b.結構面。按照骨架線框分布情況把線框劃分到不同的平面內，此平面稱為結構面，在結構面內的線框屬于同一參數驅動域。
      線框中各線段間的參數關系無需專門建立，當在CATIA平臺的Structure模塊上運用此方法建立線框模型時，參數關系已經建立，建立線框時只需根據型架結構和驅動的要求安排U向、V向、W向的結構面數量，再對線段進行必要的修改即可。當進行驅動后，各參數關系依然存在。
      按照層面分解的概念，在設計型架骨架線框時首先考慮設計線框的相似重用性能，能方便對其進行驅動重用，適應不同產品對型架骨架的需求，從而得出參數驅動域；再考慮產品對型架的具體要求，把參數驅動域劃分到不同的平面內，即設計結構面，這樣把型架骨架線框進行了層面分解，對骨架線框的驅動實際就是對多個結構面間的距離尺寸進行驅動，避免了以往參數化過程中繁雜的數學關系式的處理，方便了參數關系的設計和參數模型的驅動。這樣一方面可快速定型所需相似型架結構，另一方面可方便快速得到有限元分析結果，為結構設計的合理性提供依據。在對相似型架進行有限元分析時，只需驅動結構面，有限元分析的數據就會自動更新，得到新模型的分析數據，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，包括骨架結構相似、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動，得到所需結構，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，一般可作如下結構離散：(1)把每根型材按梁單元分析，并把型材抽象為線框結構；(2)骨架中各型材連接處簡化為節點，根據連接處的實際構造，通常可以簡化為剛接或鉸接；(3)可適當忽略剛度較小的結構；(4)各型材的位置按其形心軸的位置確定，長度按線框結構中兩節點間的距離確定。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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