● 摘要
飞机产品复杂程度高、设计难度大、工具软件多、设计协调复杂。为适应飞机结构快速设计的要求，航空企业必须在较短的时间内研制出高质量、低成本、满足用户需求的产品，采用参数化设计及关联设计等技术手段是实现飞机结构快速设计的重要途径。为实现航空主机设计所设计思想和建模流程的飞机翼面结构快速设计，创造一种面向飞机“结构”专业、符合工程习惯的设计模式，本文进行了飞机翼面结构快速建模、有限元参数化建模和关联设计技术的研究，主要包括以下内容：
(1) 为提高飞机翼面结构设计的质量和效率，对飞机翼面结构的建模过程进行研究，提出了基于模板的飞机翼面结构快速建模的方法，定义了结构布局坐标系及构件位置参数引用规则，开发了知识驱动的飞机翼面结构快速设计系统，实现了飞机翼面结构的自动布局并快速生成骨架模型；创建了飞机翼面结构构件的几何截面特征库，在此基础上针对翼面结构不同单元的生成逻辑，分别进行了实体参数化建模，在骨架模型基础上自动实例化，实现了飞机翼面结构三维实体模型的快速设计。
(2) 针对有限元分析前处理费时费力的特点，提出了飞机翼面结构有限元参数化建模方法。定位于飞机结构初步设计阶段，通过归纳，将有限元建模过程中的方法、规则和专家经验等知识进行封装，构建了飞机翼面结构有限元快速建模系统，实现模块化设计，大大提高了有限元建模的速度和准确度。该方法以几何模型为中心，将飞机翼面结构骨架模型、几何网格模型、有限元模型建立在参数化设计和自动更新之上，实现了飞机翼面结构有限元建模中的参数联动和模型自动更新，为飞机翼面结构有限元参数化分析与优化设计奠定重要技术基础。
(3) 研究了关联设计技术，提出了扩展的有向无循环图的关联关系表示方法，为方便计算机的识别和存储，同步映射为设计结构矩阵。研究了关联设计信息的管理策略，建立了产品关联信息的计算机表示模型，并以该模型为基础，采用自顶向下的建模方式，通过分析模型对象变更的传递路径，进行关联传播范围求解方法的研究，获得需要关联协调解决的零部件以及关联关系和参数, 从而支持设计人员快速、准确地定位这些零部件，并进行自动更新，实现模型的快速重建以及设计的快速迭代。基于CATIA平台开发关联设计工具集，以飞机翼面结构为例进行了验证。
(4) 介绍了面向关联设计的飞机翼面结构多层级骨架模型，实现了设计意图自上而下的传递；结合自顶向下的建模思想和关联设计自动更新的特点，提出了基于骨架模型的飞机翼面结构自顶向下关联设计方法，该方法通过自上而下地建立飞机翼面结构骨架模型的整体线框，并将相关几何元素关联性复制到组件和零件，基于不断变更的顶层骨架，从而控制飞机翼面结构的设计及其变更；开发了飞机翼面骨架典型结构件快速建模系统，以机翼盒段机加肋为例验证了方法的可行性和有效性。