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唐名1,王立刚2,彭一帆1,刘建涛1,曾庆丰3,符美桐1,侯云潇1,关康4
摘要: 复材因兼具轻质、高强、性能可设计等诸多优点,在宇航、船舶、高铁等领域大型装备中应用前景广阔。当前商业软件多集中于复材数字化设计、性能预测、宏观响应模拟、结构优化等单尺度功能,且多款软件联合使用时易发生版本不兼容、数据格式不互通等问题,难以满足当前高端装备研制对复材-构件-系统一体化按需设计要求。本论文采用面向对象方法和模块化设计思路,设计并自主研发了一款复材与结构设计-仿真-优化软件研发跨系统共性支撑平台:SWJTU-CAX。该平台以跨系统开发环境QT和数据可视化库VTK为基础工具,采用数据层、逻辑处理层和表现层为总体架构,有效地解决了复材及结构设计、跨尺度仿真、性能预测、并行求解和优化设计全过程的数据管理与流转、功能组织与模块拓展、大规模数据高效存取与可视化等核心难点。采用模块化方式和CMake工具进行SWJTU-CAX代码组织与功能测试,通过XML文件管理和增减平台所需的功能模块,实现了复材与结构设计-仿真-优化及其他功能模块的快速集成与拓展。最终,以陶瓷复材及构件为例,采用SWJTU-CAX平台完成任意编织形式陶瓷复材的数字化建模、跨尺度性能预测、响应仿真和结构材料一体化优化设计软件开发,验证了该跨系统平台架构和数据组织及项目管理方式的可行性。SWJTU-CAX平台的开发为深入探究非均质材料跨尺度失效机制和装备-构件-材料一体按需设计及服役安全评价提供了有力工具,为国产工业软件架构和研发提供了技术思路参考。
中图分类号: