針對ＣＡＴＩＡ模型的質量特性分析系統

摘要:在飛機設計過程中需要對CATIA模型的質量特性進行分析，在沒有專用分析軟件之前，這部分工作占用了設計師大量的工作時間。本系統利用已創建的CATIA 三維模型，快速、準確、高效地將其轉換成可滿足質量專業工作需要的三維質量特性模型，避免了傳統數值方法時間長、精度低、效率低等問題。

關鍵詞:CATIA；模型；質量特性

在質量特性分析時要能按零件的裝配關系直接讀取、生成全機或裝配件的質量特性數據庫；并按要求將其質量特性等效分配至相應的計算節點、PANEL元、框位或燃油剖面上；同時對涉及的PANEL元數據和切分后零部件的質量特性數據進行統一管理，使質量特性模型與三維設計有效銜接，保證數據的唯一性。針對這樣要求開發出了MASS質量特性分析系統。

1系統結構

如圖1所示，輸入CATIA 三維模型、質點模型數據，結合PANEL元和油箱切面數據文件，通過模型轉換模塊與質量特性計算分析模塊，建立質量特性模型。模型文件以及相關的分析數據，都通過數據庫來存儲與管理，并通過可視化的方式來動態編輯數據。

2軟件流程

圖2為軟件流程圖。處理模型可以是CATIA三維模型、質點模型，也可以是兩種模型組成的混合模型；PANEL元，既可通過文本的方式創建，也可通過本系統提供的可視化方式動態創建；通過特殊的迭代與解方程計算，把質量點質量特性數據分布到相應的計算節點上。

3主要功能

質量特性模型轉換系統軟件與CATIA三維建模軟件充分結合，并有進一步開發的潛力。該軟件包括質量特性信息管理模塊、質量特性模型分析模塊、PANEL元動態創建模塊、PANEL元數據管理模塊和質量特性模型切分模塊五個主要功能模塊，這些模塊既可相互調用也可獨立使用。

3.1 質量特性信息管理模塊

本模塊是整個質量特性模型分析系統進行數據管理的核心部分，既可以獨立的完成相關的功能，也可作為質量特性轉換系統的數據輸入源。同時還可實現對系統操作過程中生成的各類信息數據的統一管理。

系統在讀取質量特性數據的同時，能完全保證與CATIA 三維模型裝配結構及隸屬層次的一致，同時以樹狀結構直觀的給出裝配層次關系，并能按規定的格式將指定的數據信息導出為EXCEL文件或文本文件。

3.2 質量特性模型轉換模塊

質量特性模型轉換模塊是整個質量特性分析系統的核心。該模塊能在保證轉換前后的質量特性和幾何外形相同的條件下，充分利用已有CATIA的三維模型直接將.CATProduct或.CATPart文件轉換成三維質量特性模型，并能實現對三維質量特性模型的動態顯示。

該模塊在動態顯示質量特性模型的同時，還具備放大、縮小、旋轉、隱藏/顯示、顏色更改等全部圖形查看和瀏覽功能。圖3是質量特性模型轉換模塊操作界面。

3.3 質量特性模型切分模塊

質量特性模型切分模塊能夠保證在切分前后總質量特性完全一致的條件下，實現對三維質量特性模型的切分，且可以對一些不完善的建模增加、更改質點或修正計算，能給出各PANEL元以及各PANEL元節點上的等效質量特性數據（包括重量、重心、慣性矩和慣性積），同時自動將切分后產生的質量特性數據存入質量特性信息管理模塊進行集中管理，并可按要求導出EXCEL文件或文本文件。

對于油箱質量特性模型的切分，該模塊還具備給定攻角和重量間隔等多種自定義切面的切分方式，并可相應給出這一系列切分油面狀態下的燃油質量特性數據。

為簡化后期的數據處理、提高工作效率，該模塊還具備沿任意指定方向各節點質量特性數據的自動綜合功能，直接給出不同框、肋位處的質量分布計算結果。圖4是質量特性模型切分模塊操作界面

結論

通過系統應用證明，本質量特性分析系統大幅提升各科研院所相關設計部門在質量特性計算方法的準確性和處理速度，為圓滿完成整體產品的研制任務奠定堅實的基礎。