本发明涉及结构优化设计领域，特别涉及一种基于CATIA数模的实时优化设计方法。
背景技术：
现代飞机在结构设计中为实现轻质高效长寿命设计目标，在重要传力接头等承力构件设计时，常采用整体锻件或精密铸件的形式，其受力形式复杂，结构形式复杂。
针对这种复杂承力零件，传统的优化设计分析方法一般是将重量最轻作为优化目标，应力或变形等设置为约束，采用有限元优化计算仿真分析软件进行优化分析。一般优化出的结果受到结构布局、工艺等方面的限制不能直接应用，需进行局部更改，而更改后的结构细节应力水平无法在优化计算仿真分析模型中实时体现，需建立细节有限元模型进行计算分析。
目前，飞机产品数模建模大都采用CATIA三维绘图软件，一般都是将CATIA中零件的几何三维数模导入有限元计算分析软件的前处理分析模块中，但是，结构数模的更改无法实时的体现在有限元细节模型中，有限元模型无法自动更新。而复杂整体承力构件的结构设计方案及边界条件等更改非常频繁，每次更改都需再次导入几何，重新划分网格，重新建立有限元细节模型进行计算分析，重复工作较多且耗费时间，无法及时有效的响应结构细节更改带来的应力水平的变化。
技术实现要素：
本发明的目的是提供了一种基于CATIA数模的实时优化设计分析方法，解决整体复杂零件的实时细节优化设计问题，以实现与结构细节设计同步的强度优化设计，提高飞机结构强度设计的时效性和精准化程度。
本发明的技术方案是：
一种基于CATIA数模的实时优化设计分析方法，包括如下步骤：
步骤一、建立预分析对象的过渡段几何模型；
步骤二、建立伴随细节有限元模型；
步骤三、根据所述预分析对象的受力特点和承受的载荷，在所述伴随细节有限元模型上施加边界条件和载荷工况；
步骤四、对所述伴随细节有限元模型进行计算分析；
步骤五、根据计算分析得到的应力水平结果，更改不满足要求的所述伴随细节有限元模型中的局部细节三维数模，从而得到更新后的伴随细节有限元模型，再进行有限元计算分析；
步骤六、重复步骤五，直至所有结构细节满足设计要求。
优选地，在所步骤二中，是利用利用CATIA数模的Advanced Meshing Tools模块建立所述伴随细节有限元模型。
优选地，在所步骤二中包括：
针对预分析对象和所述过渡段几何模型划分有限元网格，根据不同材料的力学性能和结构几何拓扑关系选取对应的单元、填写对应的材料属性、建立对应的单元特性。
优选地，在所步骤三中，所述边界条件包括：
过渡段末端框采用对称约束；
对称面采用反对称约束。
优选地，在所步骤四中，是利用CATIA数模的Generative Structural Analysis for designers模块进行有限元计算分析。
发明效果：
本发明的基于CATIA数模的实时优化设计分析方法，能够与结构三维几何数模关联，在每个复杂整体承力构件的三维数模下建立有限元分析伴随模型，当零件局部设计更改后，有限元划分网格节点自动对应，模型可以快速有效的自动更新，可以实时得到结构布局或参数更改后的应力水平变化情况，实现与结构细节设计同步的强度优化设计，解决以往型号方案设计阶段疲劳关键部位细节模型无法与结构数模关联的难题，提高飞机结构强度设计分析的时效性和精准化程度。
附图说明
图1在本发明基于CATIA数模的实时优化设计分析方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图1对本发明基于CATIA数模的实时优化设计分析方法做进一步详细说明。
本发明提供了一种基于CATIA数模的实时优化设计分析方法，下面通过对一个整体精密铸件零件(即预分析对象)CATIA数模进行细节优化的实例，对本方法做进一步详细的描述；具体优化设计分析方法包括如下步骤：
S101、在CATIA数模中该整体精密铸件三维数模产品树下，根据关联的结构布局及其传力特点，建立有限元计算分析所需的过渡段二维几何模型：包括框、蒙皮、长桁和壁板。
S102、利用CATIA数模的Advanced Meshing Tools模块，建立伴随细节有限元模型：整体精密铸件采用体元；过渡段中框腹板采用板元，框缘条采用杆元，蒙皮和壁板采用板元，长桁采用杆元；填写相应的材料属性见下表；
S103、根据整体精密铸件受力特点，施加集中载荷，具体见下表；
其中，在伴随细节有限元模型上施加边界条件：过渡段末端框采用对称约束，对称面采用反对称约束。
S104、利用CATIA数模的Generative Structural Analysis for designers模块，提交有限元模型进行计算分析。
S105、根据计算分析得到的应力水平结果，对于应力水平大于或等于600MPa的局部结构进行优化设计，更新伴随细节有限元模型后，更新有限元计算分析结果，对不满足要求的局部结构细节再进行优化，再提交计算分析；
S106、反复迭代直至所有结构细节均满足应力水平小于600MPa的设计要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。