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整体叶盘参数化造型及六面体网格生成方法研究

2020-12-01阅读(149)

整体叶盘参数化造型及六面体网格生成方法研究

论文摘要

本文介绍了整体叶盘的结构特点,整体叶盘是航空发动机中高速转动的关键件,与传统的榫头榫槽型结构相比,整体叶盘具有重量轻、结构简单、零件数目少、可靠性高等特点。其几何形状比较复杂,在运行时要承受高转速带来的巨大离心力及高温气体的作用,工作环境比较恶劣。为了保证整体叶盘工作的安全性,必须在设计阶段采用有限元方法获得其精确的强度振动特性,而高质量的三维有限元网格是保证分析结果精确性的基础。六面体单元在有限元分析时具有描绘几何实体精确、计算精确度高、结果稳定的优点。Open CASCADE是一种CAD/CAM软件开发平台,本文对基于Open CASCADE平台的参数化实体造型方法进行了深入地研究,并在此基础上实现了对整体叶盘的参数化建模。针对整体叶盘的结构特点,应用扫掠法对整体叶盘分区域生成六面体网格:先是采用铺砌法在整体叶盘上所选择的源曲面表面生成四面体网格,再用最小二乘近似仿射变换的方法将源曲面网格映射到目标曲面,在生成连接曲面网格之后,最后使用BMSweep算法生成内节点。对整体叶盘的网格划分表明,使用上述方法生成的网格质量较高,能很好地满足有限元分析的要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 整体叶盘结构的特点及应用情况
  • 1.2 参数化设计
  • 1.3 有限元网格划分
  • 1.3.1 有限元网格生成的历史[5]
  • 1.3.2 网格生成技术的发展方向
  • 1.4 选题依据及章节安排
  • 1.4.1 选题依据
  • 1.4.2 章节安排
  • 第二章 整体叶盘参数化造型
  • 2.1 引言
  • 2.2 Open CASCADE 几何造型平台
  • 2.2.1 Open CASCADE 目标库
  • 2.2.2 Open CASCADE 数据类型
  • 2.2.3 Open CASCADE 的拓扑
  • 2.3 Open CASCADE 应用框架
  • 2.3.1 Open CASCADE 的属性机制
  • 2.3.2 OCAF 文档
  • 2.3.3 OCAF 的各种属性
  • 2.4 整体叶盘的参数化设计
  • 2.4.1 整体叶盘建模的主要步骤
  • 2.4.2 整体叶盘参数化建模的标签/属性结构
  • 2.4.3 整体叶盘轮盘的参数化建模流程
  • 2.5 系统主要几何造型功能实现
  • 2.5.1 图形的选择模式
  • 2.5.2 线框模型
  • 2.5.3 曲面模型
  • 2.5.4 实体模型
  • 2.6 整体叶盘的参数化几何建模
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 六面体网格划分的常用算法
  • 3.1 引言
  • 3.2 有限元网格划分方法
  • 3.3 有限元网格划分方法评价的标准
  • 3.3.1 边界敏感性
  • 3.3.2 几何通用性
  • 3.3.3 生成单元的类型
  • 3.3.4 几何匹配性
  • 3.3.5 方向不敏感
  • 3.3.6 生成单元的质量
  • 3.3.7 单元大小控制
  • 3.3.8 速度
  • 3.4 常见六面体网格算法介绍
  • 3.4.1 映射法（Mapping Method）
  • 3.4.2 子映射法（Sub-mapping Method）
  • 3.4.3 基于栅格法（Grid-based Method）
  • 3.4.4 单元转换法（Element conversion Method）
  • 3.4.5 扫掠法（Sweeping Method）
  • 3.4.6 堆砌法（Plastering Algorithm）
  • 3.4.7 中轴面法（Medial Surface Method）
  • 3.4.8 改进八叉树法（Modified-octree Method）
  • 3.4.9 弦须编织法（Whisker Weaving）
  • 3.5 六面体网格生成的发展趋势
  • 3.5.1 开发复杂域六面体网格的全自动生成方法
  • 3.5.2 网格密度定义和控制技术的研究
  • 3.5.3 基于几何造型的六面体网格生成及其集成
  • 3.5.4 六面体网格显示技术及正确性检测
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 整体叶盘的六面体网格生成
  • 4.1 引言
  • 4.2 扫掠算法简介和总体步骤
  • 4.3 源曲面网格生成
  • 4.3.1 铺砌法算法原理
  • 4.3.2 铺砌法网格单元生成步骤
  • 4.3.2.1 节点的分类
  • 4.3.2.2 铺砌法网格生成方法
  • 4.3.3 冲突检测
  • 4.3.3.1 缝合处理
  • 4.3.3.2 相交处理
  • 4.4 连接曲面网格生成
  • 4.5 目标曲面网格生成
  • 4.6 内节点和六面体单元生成
  • 4.6.1 背景网格生成
  • 4.6.2 利用背景网格计算插值信息
  • 4.6.2.1 确定内节点所在的背景网格三角形
  • 4.6.2.2 计算包含内节点的背景网格三角形的重心坐标
  • 4.6.2.3 偏移距离
  • 4.6.3 计算内节点
  • 4.6.4 生成六面体单元
  • 4.7 应用实例
  • 4.8 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 全文工作总结
  • 5.2 未来展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文情况

    • 相关论文文献

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