Тема 1.2. Алгоритмы формирования топологий конечно–элементных моделей элементов поперечного набора планера. Лекция 5. Особенности взаимодействия с сервером геометрии.

Формирование КЭМ кессона крыла начинается с формирования КЭМ силовых элементов, относящиеся к классу элементов поперечного набора отсека кессона крыла ( регулярные нервюры и регулярные сечения ). Для генерации субобъектов используется функция ядра $_cre_object (). После генерации каждого объекта производится его первичный запуск, в процессе которого происходит генерация ОКЭМ соответствующего конструктивного элемента. Активизация субобъектов производится с помощью функции ядра $_call_sub_objec (). При этом, в качестве исходных данных, в указанные субобъекты передаются следующие параметры:

• обозначение конструктивного элемента;

• параметры, характеризующие положение конструктивного элемента относительно элементов продольного набора отсека кессона;

• количество узлов, уже зарегистрированных в ОКЭМ отсека кессона, необходимое для корректировки номеров узлов в топологии копии ОКЭМ элемента, передаваемой для присоединения к ОКЭМ отсека.

Передача указанных параметров осуществляется с использованием виртуальных структур данных, содержащихся в генерируемых субобъектах, чей формат предварительно согласовывается с соответствующей реальной структурой, входящей в состав объекта класса "Отсек кессона крыла". Кроме исходных данных описываемые структуры содержат массивы, в которые записывается топология сгенерированной ОКЭМ конструктивного элемента:

struct _Rib_Box_Connect

{ // Структура для обмена данными между нервюрой и кессоном

// Исходные данные:

char RibName[25]; //−−> Обозначение элемента

double Z[2]; //−−> Положение элемента относительно ПСС

int N0; //−−> Корректировка номера узла

// Топология копии ОКЭМ, передаваемой в отсек:

int NodeCount; //−−> Количество узлов

double NodeCoord[…][3]; //−−> Координаты узлов

int ElCount; //−−> Количество КЭ

int Element[…][6]; //−−> Параметры КЭ

}

Процесс формирования ОКЭМ типовой и дополнительной нервюры начинается с обращения объекту класса "Сервер геометрии". Для обмена данными используется структура данных, через которую серверный объект передается информация о положении носика и хвостика нервюры относительно ПСС в плоскости XOZ. Кроме того, указанная структура содержит массивы и переменные, необходимые для передачи координат узлов. При этом значения координат должны быть структурированы по верхним и нижним, а также внешним и внутренним "дужкам" соответствующего сечения:

struct _Rib_Geom_Connect

{

// Исходные данные:

double Z[2]; //−−> Положение элемента относительно ПСС

// Координаты узлов:

int NodeCount[2]; //−−> Количество узлов в верхней и нижней "дужках"

double NodeCoord[2][2][…][3]; //−−> Координаты узлов

}

Структура данных, используемая объектом класса "Дополнительная нервюра", содержит, кроме координат носика и хвостика относительно ПСС, номера стрингеров, являющихся базовыми для данной нервюры:

struct _SupRib_Geom_Connect

{

// Исходные данные:

double Z[2]; //−−> Положение относительно начала базового элемента

int BaseStrNumber[2]; //−−> Номера базовых стрингеров

// Координаты узлов:

int NodeCount[2]; //−−> Количество узлов в верхней и нижней "дужках"

double NodeCoord[2][2][…][3]; //−−> Координаты узлов

}

После получения координат узлов производится их копирование в локальный массив координат объекта при одновременном заполнении структуры данных, описывающей распределение номеров узлов по "дужкам" сечения:

int ProfileNodeCount[2]; //−−> К−во узлов сверху и снизу

double ProfileNodeNumber[2][2][…];

После формирования топологии ОКЭМ нервюры, производится формирование копии ОКЭМ, передаваемой в родительский объект для присоединения к общей модели отсека кессона. Алгоритм формирования указанной копии сводится к корректировке номеров узлов в КЭ на величину N0. Блок−схема алгоритма формирования ОКЭМ типовой нервюры приведена на рис. 35.

Рис. 33. Блоксхема алгоритма формирования ОКЭМ регулярных нервюр

Для расчета координат узлов КЭМ нервюры крыла используется ГМ крыла, представленная в виде таблиц координат точек двух базовых сечений (рис.36): корневого, расположенного в плоскости стыка ОЧК с центропланом, и концевого, расположенного в плоскости концевой нервюры ОЧК.

Рис. 36. Таблица координат базового сечения геометрической модели крыла.

Координаты базовых узлов определяются в точках пересечения плоскости нервюры и осей стрингеров (осей поясов лонжеронов). Под понятием "ось стрингера" понимается линия пересечения срединной поверхности стенки стрингера с внешней поверхностью обшивки, к которой он примыкает (рис. 37):

Рис. 37. Схема определения оси стрингера.

Под понятием "ось пояса лонжерона" понимается линия пересечения внешней поверхности стенки лонжерона с внешней поверхностью обшивки, к которой он примыкает (рис. 38):

Рис. 38. Схема определения оси пояса лонжерона.

Шаг 1. Определение координат узла в плоскости XOZ. Координаты X и Z узла в плоскости XOZ определяются как координаты точки пересечения двух линий:

;

;

где , , , , , , , – координаты концевых точек пересекающихся линий. Схема расположения концевых точек для определения координат узлов показана на рис. 39.

Шаг 2. Определение размера хорды профиля крыла в точке пересечения. Размер хорды профиля в точке пересечения определяется по следующей формуле (рис. 37):

Шаг 3. Определение порядковых номеров точек профиля крыла, ближайших к точке пересечения.

Сначала определяется относительная координата точки пересечения:

где – расстояние точки пересечения относительно начала хорды профиля.

Затем определяются порядковые номера двух точек в корневом сечении ГМ, чьи относительные координаты наиболее близки к координате .

Шаг 4. Определение координат точек профиля крыла, ближайших к точке пересечения. Координаты точек определяются по следующей формуле:

где:		– координаты i–й ближайшей точки профиля крыла для ;
		– координаты i–й точки профиля крыла в корневом сечении;
		– координаты i–й точки профиля крыла в концевом сечении.

Рис. 39. Схема расположения концевых точек и местной хорды.

Шаг 5. Определение координаты Y узла. Координата Y узла определяется по следующей формуле:

где:		– координаты первой ближайшей точки профиля крыла ( );
		– координаты первой ближайшей точки профиля крыла ( );
		– координата X узла.