SolidWorks二次開發(fā)在燃面計算中的應(yīng)用(一)

2013-07-15 by:廣州SW培訓(xùn)中心來源:仿真在線

固體火箭發(fā)動機的燃面計算主要是計算燃面面積隨肉厚的變化關(guān)系。由于裝藥燃面的變化實質(zhì)上決定了發(fā)動機壓強和推力的變化,所以裝藥燃面的計算精度直接影響到內(nèi)彈道性能的預(yù)估和發(fā)動機的設(shè)計。在高性能導(dǎo)彈需求的牽引下,固體裝藥逐漸向復(fù)雜造型和高裝填密度發(fā)展,因此燃面計算已經(jīng)被越來越多的研究人員所重視。目前來說燃面計算一般有燃面解析法、作圖法和通用坐標(biāo)法等,但是這些計算方法或多或少存在某種缺陷。比如解析法需要獲得各個階段的曲面方程,曲面相貫的投影方程等等,其計算難度相當(dāng)大,作圖法存在對三維復(fù)雜裝藥計算的局限性;通用坐標(biāo)法雖然通用性較好,但是對于復(fù)雜裝藥定義繁瑣。為了研究藥柱的燃面計算,需要突破傳統(tǒng)計算方法的束縛,充分應(yīng)用計算機軟件技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生一種新的計算方法。

SolidWorks是一套基于Windows平臺的CAD/CAE/CAM/PDM的桌面集成系統(tǒng),在Windows環(huán)境下可以實現(xiàn)全參數(shù)化的三維實體造型。它同時為用戶提供了強大的二次開發(fā)接口和大量的應(yīng)用程序界面(API),因此可以通過對這些API對象以及方法和屬性的操作,來實現(xiàn)SolidWorks功能擴展和定制。目前SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的參數(shù)化設(shè)計,不僅提高了設(shè)計效率,而且可以實現(xiàn)其他功能的定置。因此可以充分利用SolidWorks強大的三維建模能力以及內(nèi)置的API函數(shù),將其應(yīng)用于固體藥柱的燃面計算。本文通過對SolidWorks進行二次開發(fā),探討了SolidW orks環(huán)境下實現(xiàn)燃面計算的方法。該燃面計算方法是在遵循“幾何燃燒定律”的基礎(chǔ)上利用SolidWorks的建模方法,獲得不同肉厚下藥柱的實體造型,然后利用其內(nèi)置提取面積函數(shù),獲得實際產(chǎn)生的燃面面積,實現(xiàn)藥柱的燃面計算。計算結(jié)果表明該計算方法可以很好的實現(xiàn)大多數(shù)藥柱的燃面計算,且具有較高的計算精度。

1 藥柱建模方法

藥柱的燃燒是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程,但是為了簡化計算,一般可以做這樣的假設(shè):

1)藥柱遵循“幾何燃燒定律”;

2)不計燃燒室壓強對藥柱結(jié)構(gòu)完整性的影響。

有了這些假設(shè)之后,可以建立藥柱在燃燒過程中的模型。SolidWorks的建模方法很多,但是概括來說可以歸納為單實體的建模和多實體的布爾運算建模,因此藥柱的建模也可以通過這兩種方法來實現(xiàn)。

1.1 單實體的建模

該建模方法多適用于結(jié)構(gòu)簡單、模型特征燃面較少的藥柱。如圖是內(nèi)外孔和端燃的管裝藥,在SolidWorks下可以通過圖中的草圖旋轉(zhuǎn)而成。為了模擬該藥柱的燃燒過程,可以對草圖中的燃燒肉厚e進行相應(yīng)的驅(qū)動,以此來改變模型的形狀。

該建模方法簡單適用,對構(gòu)型簡單的藥柱有較好的計算精度,但是存在一個明顯的不足就是在燃面推移的過程中會出現(xiàn)奇異點,需要提前判斷才能實現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建模。此外,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的藥型采用該方法計算較為復(fù)雜,且建模速度較慢。

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