СПОСОБ АНАЛИЗА СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗАДАННОГО ПРОЕКТИРОВОЧНОГО КРИТЕРИЯ
METHOD OF ANALYSING CONNECTION OF COMPONENTS WITH RESPECT TO GIVEN DESIGN CRITERION

Изобретение относится к способу анализа соединения деталей по отношению к, по меньшей мере, одному заданному проектировочному критерию, или части этого соединения.
В различных областях промышленности, таких как авиационная промышленность или автомобильная промышленность, в настоящее время проектируют все более сложные конструкции, которые очень часто совмещают в себе такие аспекты, как, например, электрические, термические или аспекты, связанные с проблемами герметичности.
Проектируемые конструкции должны отвечать большому числу как механических, так и электрических требований.
Например, во время проектирования такой сложной конструкции, как летательный аппарат, который может объединять несколько сот и даже несколько тысяч деталей, соединяемых друг с другом, необходимо очень точно соблюдать технические условия, связанные с электрическими характеристиками конструкции.
Например, необходимо обеспечивать нормальное электрическое поведение авиационной конструкции по отношению к молнии.
В настоящее время измерения электрической проводимости проводятся на реальной конструкции для тестирования ее электрических свойств.
Однако, если результаты измерений показывают, что электрическое поведение конструкции не является удовлетворительным, необходимо пересматривать весь проект конструкции, чтобы выявить ошибку или ошибки проектирования.
Для конструкции, состоящей из нескольких сотен или тысяч деталей, легко понять, что выполнение такой задачи приведет к существенной задержке, которая может сказаться даже на сроках поставки конечного изделия.
Кроме того, выполнение этой задачи требует мобилизации квалифицированного персонала на неопределенный период и приводит к существенному повышению себестоимости.
С учетом всего вышесказанного представляется исключительно важным иметь возможность определять электрическое поведение сложного соединения деталей с качественной точки зрения до его физической реализации.
В более широком понимании желательно иметь возможность производить качественный анализ по отношению к одному или нескольким заданным проектировочным критериям соединения деталей, которое может быть сложным (как на уровне числа участвующих в нем деталей, так и числа профессий или технических областей, связанных с проектированием), именно с целью его дальнейшего изготовления.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является способ анализа соединения деталей по отношению к, по меньшей мере, одному заданному проектировочному критерию, отличающийся тем, что содержит следующие этапы, осуществляемые на основании проектировочных данных, представленных цифровыми макетами, каждый их которых точно отображает деталь в трех измерениях, при этом соединение макетов между собой определяет соединение деталей в трех измерениях:
- идентификация деталей соединения,
- определение, среди идентифицированных таким образом деталей, нескольких первых пар деталей, каждая из которых образует две детали, находящиеся в механическом контакте друг с другом,
- определение, среди первых пар деталей, нескольких вторых пар деталей, каждая из которых образует две детали, соответствующие упомянутому, по меньшей мере, одному заданному критерию,
- идентификация набора вторых пар деталей,
- в зависимости от идентифицированного таким образом набора определение результата анализа соединения деталей по отношению к упомянутому, по меньшей мере, одному заданному проектировочному критерию.
Изобретение позволяет произвести анализ соединения деталей или его части по отношению к одному или нескольким заданным проектировочным критериям до его изготовления.
Этот критерий или эти критерии являются качественными, и анализ соединения в соответствии с ним или с ними должен позволить определить физическое (качественное) поведение этого соединения в ответ на одно или несколько качественных требований (или правил) проектирования.
Поскольку соединение точно воспроизводится при помощи цифровых макетов деталей, его анализ дает результат, который можно непосредственно использовать для его проектирования, в отличие от моделей, используемых для применения методов, основанных на готовых элементах.
В зависимости от результата этого анализа соединение может быть подтверждено по отношению к учитываемому(ым) критерию(ям) или изменено.
Анализ соединения может состоять в определении или проверке его соответствия заданному(ым) проектировочному(ым) критерию(ям) и позволить, таким образом, убедиться до его изготовления, что соединение соответствует правилам проектирования.
Примеры проектировочных критериев приведены ниже.
Так, можно проверять, например, является ли соединение или его часть герметичным по отношению к одной или нескольким текучим средам (вода, воздух и т.д.), проверяя локально на уровне находящихся в контакте деталей соединения детали, которые характеризуются способностью к герметизации и обладают тем, что называют атрибутом герметичности.
На практике проверяют, например, подвергались ли детали обработке герметизацией или соединяли ли с ними уплотнительные прокладки.
Эту проверку можно, например, осуществлять на части соединения, чтобы подтвердить функцию герметичности одной или нескольких зон или выявить такие зоны в конструкции.
Кроме того, можно проверять, подвергались ли находящиеся в контакте детали соединения поверхностной обработке (например, типа нанесения покрытия изолирующей краски), чтобы определить влияние такой локальной обработки на физическое поведение соединения или его части.
Действительно, применение поверхностной обработки на нескольких деталях соединения может отрицательно повлиять на ожидаемое физическое поведение соединения или его части, учитывая физические свойства материалов деталей.
Например, нанесение покрытия из электроизоляционной краски на детали соединения может изменить поведение этого соединения или его части по отношению к распространению электрического потока. В этом случае изобретение позволяет определить с качественной точки зрения физическое поведение соединения или его части по отношению к распространению электрического потока и проверить, соответствует ли это поведение критерию распространения потока.
Кроме того, можно проверить физическое поведение соединения по отношению к требованиям сборки (соединяемые детали должны, например, находиться на минимальном расстоянии от объекта, например, из соображений безопасности или по другим причинам) или к данному способу соединения (сварка соединяемых деталей…).
Изобретение позволяет также подтвердить архитектуру конструкции, состоящей из соединяемых деталей, и, например, идентифицировать возможные проблемы разъединения в конструкции. Например, во время анализа соединения деталей можно предусмотреть анализ его поведения по отношению к одному или нескольким критериям в случае нарушения функции части соединения. Так, в соединении, которое может представлять собой электрические цепи, некоторые из которых дублированы, проверяют, чтобы в случае размыкания одной из дублированных цепей другие цепи работали (например, передача электрического потока в эти другие цепи).
Для анализа соединения и, в целом, для проверки/определения соответствия этого соединения одному или нескольким вышеуказанным критериям или другим критериям изобретение предусматривает индивидуальное определение пар деталей в соединении. В частности, речь идет об определении внутри конструкции первых пар деталей, каждая из которых характеризуется механическим контактом между двумя деталями, и об определении среди этих первых пар вторых пар деталей, которые соответствуют выбранному(ым) критерию(ям).
Следует отметить, что первые пары могут идентифицировать все механические контакты, устанавливаемые между всеми деталями соединения, или только некоторые из них, если рассматривается только часть собираемой конструкции.
По этой же причине вторые пары могут включать в себя только некоторые из вторых пар, которые можно определить среди первых пар.
В зависимости от идентифицированного набора вторых пар, который может содержать все определенные вторые пары, анализируют, каким образом этот набор удовлетворяет заданному(ым) критерию(ям) (физическое поведение набора). Например, исходя из детали, выбранной в соединении, и на основании вышеуказанного набора можно проверить возможное соответствие критерию(ям) физического поведения соединения или его части.
Выбор детали позволяет начать исследование по отношению к заданной проблематике и облегчает использование результата конечным пользователем. Таким образом, можно исследовать путь от источника, которым может быть, например, электрический прибор или электропроводка в случае электрического анализа или деталь резервуара в случае анализа герметичности.
Таким образом, точно идентифицируя пары деталей среди соединения деталей, получают в некотором роде картографию соединения, представленную этими парами, которую можно внести в запоминающее устройство.
Это разложение соединения или его части на первые и вторые пары деталей позволяет применять модульность. Действительно, если в дальнейшем соединение подвергают изменению, достаточно идентифицировать пары деталей, которых касается изменение, и изменить их соответствующим образом, например, создавая новые первые и вторые пары деталей в случае добавления новых деталей в существующую конструкцию. Можно также убрать пары в случае изъятия деталей из соединения.
Таким образом, нет необходимости пересматривать весь проект соединения и заново определять набор первых и вторых пар для проверки соответствия измененного таким образом соединения, что дает существенный выигрыш во времени и сокращает объем производимой работы.
Кроме того, анализ соединения по отношению к, по меньшей мере, одному проектировочному критерию может также представлять собой анализ качественного поведения соединения, когда вносится изменение в одну или несколько деталей этого соединения (добавление и/или изъятие деталей, изменение части детали(ей), изменение положения детали или изменение материала детали…).
Иначе говоря, речь идет об определении тех деталей соединения, которых касается изменение или изменения.
Согласно другому аспекту во время определения вторых пар деталей среди первых пар находящихся в контакте деталей определяют вторые пары по отношению к проектировочному критерию, которым может быть состояние проектирования деталей в процессе проектирования и разработки.
Таким образом, цикл разработки деталей соединения учитывается во время анализа изменения(ий), вносимого(ых) в соединение.
Следовательно, во время определения вторых пар учитывают то, что некоторые детали уже были изготовлены или находятся на слишком продвинутой стадии проектирования или разработки, чтобы в них можно было внести изменения. Такие детали не могут быть подвергнуты изменениям.
Согласно отличительному признаку соединение деталей содержит несколько узлов или частей, каждый из которых содержит несколько деталей, при этом узлы проектируют отдельно друг от друга.
Таким образом, изобретение позволяет определить путем качественного анализа физическое поведение по отношению к одному или нескольким заданным критериям (см. примеры выше) для соединения, которое первоначально спроектировано отдельными фрагментами в географически отдельных зонах (местах проектирования) и даже иногда в разной среде проектирования.
Таким образом, изобретение предоставляет возможность интегрировать сначала до изготовления все узлы в одно и то же соединение и определить его реальное поведение относительно прогнозируемого поведения по отношению к заданному проектировочному критерию (герметичность, жаростойкость, ударная прочность, электромагнитное экранирование…).
Таким образом, даже если узлы уже спроектированы, их проект можно пересмотреть после интегрирования в конечное соединение, чтобы учитывать взаимодействия с другими узлами и возможные нарушения функций, обнаруженные путем анализа в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно другому отличительному признаку соединение содержит несколько сотен и даже несколько тысяч деталей.
Изобретение представляет особый интерес, в частности, для соединений, в которых участвует большое число деталей.
Оно представляет также интерес, в частности, для соединений, в которых участвует большое число деталей, а также предполагающих большое число разных видов ответственности (множество разных участников как с точки зрения вовлеченных в процесс профессий/технических областей или с точки зрения коллективов), которые предполагают решение проблем интеграции.
Изобретение позволяет проверить нормальную интеграцию различных компонентов, а также быстро идентифицировать недостатки внутри соединения.
Согласно еще одному отличительному признаку анализ соединения деталей по отношению к, по меньшей мере, одному заданному проектировочному критерию содержит определение, по меньшей мере, одного пути, которому следует поток физической величины в соединении или его части, при этом способ содержит, в частности, следующие этапы:
- идентификация деталей соединения и определение первых и вторых пар деталей в зависимости от свойств материалов деталей первых пар деталей, при этом две детали каждой второй пары выполнены с возможностью распространения потока от одной детали к другой,
- выбор, по меньшей мере, одной из деталей соединения,
- идентификация, среди вторых пар деталей, деталей, которые могут распространять поток, поступающий непосредственно или опосредованно от упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали, в виде набора вторых пар деталей,
- в зависимости от идентифицированных таким образом деталей определение, по меньшей мере, одного пути, которому следует поток в соединении или его части, начиная от упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали.
Благодаря предлагаемому изобретению можно идентифицировать путь потока в соединении заблаговременно до его изготовления, что позволяет качественно прогнозировать поведение соединения по отношению к распространению потока (без количественного вычисления потока) на основании проектировочных данных в трех измерениях соединения.
Таким образом, можно легко выявить ошибки проектирования в соединении, например идентифицировать изолированные детали в этом соединении, которые не находятся в механическом контакте с другой деталью (отсутствие петель).
После этого можно предусмотреть визуальное отображение этих деталей.
Можно также выявить ошибки в выборе материалов, используемых для выполнения некоторых деталей.
Согласно известным техническим решениям необходимо было дождаться изготовления соединения и результатов произведенных на нем измерений, чтобы выявить дефект, что приводило к задержкам и к удорожанию, что несовместимо с требованиями промышленного производства.
Кроме того, согласно известным решениям идентификация дефектной детали или деталей занимает намного больше времени, чем при применении изобретения.
Изобретение позволяет качественно и, следовательно, быстро определять один или несколько путей, по которым поток распространяется в соединении.
Таким образом, если качественная модель выявляет ошибки проектирования, то нет необходимости разрабатывать более сложную модель, позволяющую произвести количественную оценку распространения потока в соединении.
Вместе с тем в случае ошибок проектирования возможно, что поток не сможет распространяться во всем соединении.
Как правило, после определения пути для потока можно принять решение относительно проверки соответствия соединения или его части заданному проектировочному критерию (например, способность распространять поток или электрическая изоляция части соединения…).
Согласно отличительному признаку способ содержит этап определения ранга контакта между идентифицированными деталями вторых пар деталей и упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной деталью, при этом деталь, находящаяся в непосредственном контакте с упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной деталью, является деталью контактного ранга 1, а опосредованный контакт идентифицируют контактным рангом, превышающим 1.
Идентификация контактного ранга деталей вторых пар позволяет выявить эффекты второго или третьего порядка в соединении. В сочетании с возможностью появления деталей в дереве распространения идентификация контактного ранга деталей вторых пар зарекомендовала себя хорошим показателем чувствительности или критерия детали и позволяет подсказать конструктору путь наилучшего проектирования изделия.
Согласно отличительному признаку учитываемым свойством материала является способность материалов передавать поток физической величины.
Свойством материалов является, например, электрическая проводимость, при этом физической величиной является электрический ток, а поток является электрическим.
Таким образом, оценивают электрическое поведение соединения (например, поведение конструкции при ударе молнии) и, в частности, определяют, каким образом электрический ток распространяется в этом соединении.
Кроме того, можно также произвести оценку способности соединения передавать тепло (тепловой поток) с учетом теплопроводности материалов деталей.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап визуального отображения вторых пар деталей соединения, что используют для определения пути или путей.
Согласно отличительному признаку детали отображают в виде двухмерной таблицы, которая в качестве заголовков содержит строки и столбцы различных деталей соединения и содержит ячейки, которые находятся на пересечении различных строк и столбцов и каждая из которых содержит для соответствующей пары деталей информацию о способности или неспособности распространения потока между соответствующими деталями пары.
Эта способность или неспособность к распространению потока характеризуется для электрического или теплового потока наличием или отсутствием электрического или термического контакта между деталями.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап идентификации, среди первых пар деталей, деталей, не проводящих поток.
Это позволяет проверить, соблюдаются ли в определенных зонах соединения заданные технические условия.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап визуального отображения деталей, не проводящих поток, что является средством быстрой проверки наличия и места нахождения таких деталей.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап идентификации и, в случае необходимости, визуального отображения деталей, которые не находятся в механическом контакте ни с одной другой деталью, что позволяет обнаружить ошибки проектирования.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап визуального отображения деталей вторых пар деталей, которые могут распространять поток, поступающий непосредственно или опосредованно от упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали.
Таким образом, можно проверить, распространяется ли поток между двумя деталями соединения.
Согласно другому отличительному признаку способ содержит этап визуального отображения ранга контакта между идентифицированными деталями вторых пар деталей.
В случае анализа распространения изменения визуальное отображение контактного ранга деталей позволяет выявить возможность непрямого влияния и, следовательно, обеспечивает лучшее прогнозирование.
Согласно отличительному признаку детали вторых пар отображают в двухмерной таблице, которая в качестве заголовков содержит строки и столбцы различных деталей соединения и содержит ячейки, которые находятся на пересечении различных строк и столбцов и каждая из которых содержит для соответствующей пары деталей информацию о способности или неспособности распространения потока между соответствующими деталями пары, при этом в случае способности каждая соответствующая ячейка содержит информацию о ранге контакта между соответствующими деталями.
Для оценки архитектуры соединения используют матричное отображение или отображение в виде таблицы. Можно четко идентифицировать детали, подверженные сильному влиянию или оказывающие сильное влияние.
В частности, детали отображают в двухмерной таблице, которая в качестве заголовков содержит строки и столбцы различных деталей соединения и содержит ячейки, которые находятся на пересечении различных строк и столбцов и каждая из которых содержит для соответствующей пары деталей информацию о способности или неспособности распространения потока от одной детали пары к другой, при этом в случае способности каждая соответствующая ячейка содержит информацию о ранге контакта между соответствующими деталями, при этом на таблице идентифицируют заголовок строки или столбца упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали, при этом упомянутый заголовок позволяет идентифицировать при помощи ячеек, содержащих информацию о способности непосредственного распространения потока от одной детали к другой, заголовки столбцов или строк, связанные с соответствующими деталями вторых пар, в число которых входит, по меньшей мере, одна выбранная деталь и которые находятся с ней в непосредственном контакте, и эти детали называют деталями контактного ранга 1, и, в целом, заголовки строк или столбцов, которые связаны с деталями контактного ранга n, позволяющие идентифицировать, при помощи ячеек, содержащих информацию о способности опосредованного распространения потока согласно контактному рангу n+1, заголовки столбцов или строк, связанные с соответствующими деталями вторых пар, называемыми деталями контактного ранга n+1.
Согласно другому варианту выполнения детали визуально отображают в дереве распространения, корнем которого является упомянутая, по меньшей мере, одна выбранная деталь и ветви которого образованы деталями вторых пар, с которыми она находится в непосредственном или опосредованном контакте, при этом упомянутые детали вторых пар сгруппированы в виде иерархической древовидной схемы, разработанной в зависимости от различных уровней распространения в дереве, при этом каждый уровень соответствует рангу контакта между упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной деталью и каждой из упомянутых деталей вторых пар.
Отображение в виде дерева осуществляют после определения пути, и оно позволяет выявить петли в соединении, а также число появлений деталей.
Согласно другому варианту выполнения детали отображают в виде трехмерного изображения конструкции, при этом различные детали вторых пар, с которыми упомянутая, по меньшей мере, одна выбранная деталь входит в непосредственный или опосредованный контакт, идентифицируют отдельно согласно контактному рангу.
Согласно отличительному признаку идентификацию деталей осуществляют путем присвоения различных цветов упомянутым деталям, что облегчает визуальный анализ поведения соединения по отношению к распространению потока.
Согласно отличительному признаку способ содержит предварительный этап определения материалов, которые является проводниками тепла, и материалов, которые не проводят поток, среди материалов различных деталей соединения.
Согласно отличительному признаку этап определения осуществляют в отношении заранее установленного порога проводимости потока, что соответствует установлению порога удельного сопротивления, если речь идет об электрическом или тепловом потоке.
Согласно отличительному признаку способ содержит предварительный этап определения списка пар материалов, несовместимых друг с другом, что позволяет избежать возможных ошибок проектирования.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап идентификации несовместимых друг с другом материалов для деталей, идентифицированных в первых парах деталей соединения.
Таким образом, можно выявлять возможные ошибки проектирования.
Согласно отличительному признаку этап выбора предусматривает выбор двух деталей соединения с целью определения, по меньшей мере, одного пути, которому следует поток между этими двумя деталями. Таким образом, выбирают точку входа и точку выхода для потока в соединении с целью определения, может ли поток передаваться между этими двумя деталями и по какому(им) пути(ям) внутри конструкции.
Согласно отличительному признаку способ содержит этап визуального отображения упомянутого, по меньшей мере, одного пути потока, что обеспечивает быстрый анализ возможных ошибок проектирования.
Согласно отличительному признаку соединение деталей является конструкцией летательного аппарата.
В такой конструкции используют соединения, содержащие очень большое число деталей, что делает исключительно интересным применение способа в соответствии с настоящим изобретением для таких соединений.
Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления деталей, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- анализ соединения по отношению к, по меньшей мере, одному заданному проектировочному критерию при помощи описанного выше способа,
- и, в случае принятия решения о подтверждении соединения по отношению к упомянутому, по меньшей мере, одному критерию - изготовление соединения.
Следует отметить, что после этапа анализа способ может содержать этап принятия решения, который зависит от результата этапа анализа.
Таким образом, в зависимости от результата принимают решение об изготовлении соединения или об изменении соединения деталей до изготовления.
Объектом настоящего изобретения является также способ определения, по меньшей мере, одного пути для потока физической величины в соединении деталей, отличающийся тем, что содержит следующие этапы, осуществляемые на основании цифровых данных, определяющих соединение деталей в трех измерениях:
- идентификация деталей соединения,
- идентификация деталей соединения, которые находятся в механическом контакте друг с другом, в виде первых пар деталей,
- в зависимости от свойств материалов различных деталей упомянутых первых пар деталей - идентификация, среди упомянутых первых пар деталей, деталей соединения, которые способны распространять поток от одной детали к другой, в виде вторых пар деталей,
- выбор, по меньшей мере, одной из деталей соединения,
- идентификация, среди деталей упомянутых вторых пар, деталей, которые могут распространять поток, поступающий непосредственно или опосредованно от упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали,
- в зависимости от идентифицированных таким образом деталей - определение, по меньшей мере, одного пути, которому следует поток от упомянутой, по меньшей мере, одной выбранной детали.
Объектом изобретения является также способ изготовления соединения деталей, который содержит предварительное определение, по меньшей мере, одного пути потока в упомянутом соединении при помощи описанного выше способа.
На основании максимально точного отображения соединения кратко изложенный выше способ обеспечивает качественный анализ поведения этого соединения по отношению к проектировочному критерию. Этот анализ производят с целью изготовления соединения, и он существенно отличается от модели, которую раньше получали на основании готовых элементов.
Легко понять преимущество применения способа, определяющего, по меньшей мере, один путь, по которому следует поток в такой конструкции деталей, для ее изготовления, так как благодаря ему получают выигрыш во времени и в затратах по всему процессу изготовления.
Объектом изобретения является также компьютерная программа, загружаемая в компьютерную систему и содержащая последовательность команд для осуществления этапов кратко изложенного выше способа после загрузки программы в компьютерную систему и ее исполнения этой системой.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - схематичный вид в перспективе конструкции летательного аппарата.
Фиг.2 - алгоритм разработки матрицы соединяемости.
Фиг.3 - увеличенный вид матрицы соединяемости, полученной при помощи алгоритма, показанного на фиг.2.
Фиг.4 - алгоритм разработки матрицы эффективности.
Фиг.5 - алгоритм составления списка материалов, используемых для выполнения деталей соединения.
Фиг.6 - алгоритм определения распространения электрического потока в конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.7 - схематичный вид первого средства визуального отображения потока в конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.8 - схематичный вид второго средства визуального отображения потока в конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.9 - схематичный вид третьего средства визуального отображения потока в конструкции, показанной на фиг.1.
Фиг.10 - упрощенная схема процесса изготовления конструкции, показанной на фиг.1, в среде САПР в трех измерениях.
Фиг.11 - вариант алгоритма, показанного на фиг.6.
Фиг.12 - алгоритм определения материалов, используемых в конструкции, показанной на фиг.1, которые являются несовместимыми друг с другом.
Фиг.13 - схематичный вид средства визуального отображения деталей конструкции, показанной на фиг.10, которые являются несовместимыми друг с другом.
Согласно примеру выполнения, показанному на фиг.1, конструкция 10 летательного аппарата содержит соединение из различных деталей A, B, C, D, E, F и G, входящих в состав этой конструкции.
Такая конструкция является, например, стойкой крепления двигателя (“pylon” в англо-саксонской терминологии).
Этот пример выполнения иллюстрирует небольшое число механических деталей, чтобы облегчить понимание изобретения, тогда как, разумеется, изобретение можно применять для сложных конструкций, содержащих сотни и даже тысячи деталей, которые могут быть спроектированы в виде отдельных узлов деталей, расположенных в местах, удаленных друг от друга.
Авиационные конструкции должны отвечать определенному числу проектировочных требований или правил (критериев), сформулированных в технических условиях, и среди этих требований можно указать стойкость конструкции к удару молнии.
Чтобы проверить соответствие конструкции по отношению к этому критерию, как известно, производят вычисления электрической проводимости, в которых используют сложные цифровые модели. Эти модели трудно адаптировать для сложных авиационных конструкций и для большого числа содержащихся в них деталей.
Так, чтобы убедиться в стойкости показанной на фиг.1 конструкции 10 по отношению к молнии, проверяют ее электрическую проводимость при помощи тестов, выполняемых на готовой конструкции.
Например, осуществляют реальный тест, во время которого измеряют удельное электрическое сопротивление между деталью А и деталью F готовой конструкции.
Однако, если измерение значение не является удовлетворительным, готовую конструкцию отбраковывают, и необходимо пересмотреть проект конструкции и после этого подвергнуть тесту заново изготовленную конструкцию.
Описанный ниже пример выполнения позволяет проверить электрическую проводимость конструкции до ее изготовления и, следовательно, изменить конструкцию с меньшими затратами в случае отсутствия электрической проводимости, например, между деталями А и F.
Так, например, можно либо механически изменить взаимное расположение различных деталей, либо заменить материал одной из этих деталей более соответствующим материалом.
Для проверки электрического поведения конструкции сначала производят идентификацию деталей соединения и определение деталей, которые находятся в механическом контакте друг с другом.
На фиг.2 показан алгоритм определения деталей соединения, которые находятся в механическом контакте друг с другом.
Согласно этому алгоритму на различных этапах Е1-Е10 рассматривают и обрабатывают различные детали соединения и, в частности, на этапе Е6 определяют, находятся ли в контакте детали каждой пары деталей (i, j).
Для выполнения этого этапа необходимо составить список находящихся в контакте деталей на основании файлов проектировочных цифровых данных (цифровых макетов), определяющих соединение деталей в трех измерениях.
Каждый проектировочный цифровой макет точно воспроизводит деталь соединения с целью ее дальнейшего изготовления.
Применение этого алгоритма позволяет получить средство визуального отображения находящихся в контакте деталей, например, в виде матрицы 12, называемой матрицей соединяемости.
Эта матрица, которую можно также рассматривать как двухмерную таблицу, содержит строки и столбцы, заголовки которых являются идентичными и соответствуют различным деталям соединения.
Так, в заголовках строк и столбцов матрицы 12 указаны различные детали A, B, C, D, E, F и G.
В алгоритме, описание которого приведено ниже, используют переменные i и j для идентификации координат (i, j) различных пар деталей матрицы.
Алгоритм содержит первый этап Е1 установки на ноль переменной i и этап Е2 инкрементации этой переменной на одну единицу.
Следующий этап Е3 фиксирует значение переменной j в значении переменной i, и следующий этап Е4 предусматривает инкрементацию переменной j на одну единицу.
На следующем этапе Е5 устанавливают на ноль значения элементов матрицы, соответствующих значениям ранее определенных переменных i и j, то есть для i=j=1 (Con(i,j)=0 и Con(j,i)=0).
Таким образом, значения элементов матрицы, находящихся на пересечении различных строк и столбцов, которые содержат для соответствующей пары деталей информацию о наличии или отсутствии механического контакта между соответствующими деталями пары, по умолчанию устанавливаются на ноль.
На следующем этапе Е6 осуществляют тест, чтобы определить, находятся ли в контакте между собой детали, соответствующие переменным i и j, значения которых были определены до этого.
Для получения этой информации обращаются, например, к графическим файлам, содержащим цифровые данные, определяющие детали соединения в трех измерениях (эти файлы позволяют моделировать различные детали соединения), например, типа собственных файлов САПР или «ограненных» файлов, например, таких как VRML, 3D/XML…
Для описания конструкции соединения, в частности, геометрического положения различных деталей в пространстве используют файл соединения типа конструкция-изделие или несколько файлов этого типа.
Такой файл конструкция-изделие содержит цифровые данные, определяющие соединение деталей в трех измерениях (геометрия…). Такой файл может также содержать, например, информацию о материалах деталей.
Эти два разных типа файлов (графические файлы и файлы конструкция-изделие) будут подробнее описаны ниже в инструменте визуального отображения, например, типа DVISE или Product View, выпускаемых компанией Parametric Technology для ограненных файлов, и применяются в среде типа САПР для собственных файлов.
Таким образом, при помощи файлов, описывающих различные детали, входящие в состав соединения (собственные файлы САПР или ограненные файлы), и файлов, описывающих конструкцию соединения, инструмент визуального отображения позволяет получить визуальное отображение соединения 10, показанного на фиг.1.
Визуальное отображение может выводиться на монитор, и на экране пользователь выбирает соединение или часть соединения, если речь идет о соединении, содержащем несколько тысяч деталей (он может работать на узлах этого соединения), и запускает исполнение программы вычисления взаимодействий на выбранном соединении.
Программа вычисления взаимодействий поставляется, например, вместе с вышеупомянутым инструментом визуального отображения Product View.
Вычисление взаимодействий, осуществляемое для различных деталей выбранного соединения, позволяет идентифицировать все детали соединения, которые находятся в механическом контакте друг с другом.
Следует отметить, что для определения находящихся в контакте деталей путем вычисления взаимодействий необходимо предварительно указать для программы минимальный допустимый механический зазор между деталями, то есть определить расстояние, разделяющее две детали, в виде минимального порога.
При значении ниже этого порога две детали больше не считаются как находящиеся в контакте друг с другом, а как «взаимопроникающие», что соответствует ошибке проектирования.
После вычислений, произведенных программой вычисления взаимодействий, получают результаты в файле в виде списка пар находящихся в контакте деталей.
Следует отметить, что во время этого этапа можно также отметить детали, которые находятся внутри огибающей или в данном геометрическом объеме или которые, в целом, должны соблюдать определенные требования проектирования.
На основании этих результатов либо на этапе Е6 считают, что детали i и j находятся в контакте или в связи (например, в опосредованном контакте через геометрическую огибающую) друг с другом и, таким образом, переходят к следующему этапу Е7, либо детали не находятся в контакте, и вышеупомянутый этап Е7 опускают.
Во время этапа Е7 устанавливают на 1 значения, соответствующие элементам матрицы, соответствующим парам деталей (i, j), для которых механический контакт идентифицирован.
Разумеется, если деталь i находится в контакте с деталью j, то и деталь j тоже находится в контакте с деталью i, что обеспечивает симметрию матрицы соединяемости или соответствующей таблицы по отношению к диагонали.
В ходе следующего этапа Е8 производят тест на значение переменной j, чтобы определить, были ли рассмотрены все детали i для значения переменной j.
Если это не так, переходят к описанному выше этапу Е4 для инкрементации значения переменной j на единицу.
В противном случае переходят к следующему этапу Е9, чтобы определить, не достигло ли значение переменной i значения n-1, где n обозначает последнюю деталь соединения, и при отрицательном результате переходят к описанному выше этапу Е2 для инкрементации переменной i на единицу.
В противном случае за этапом Е9 следует этап Е10, завершающий алгоритм, показанный на фиг.2.
Следует заметить, что по мере того, как парам (i, j) различных элементов матрицы присваивают значения Con(i,j), соответствующее значение вводят в матрицу для рассматриваемого элемента, находящегося на пересечении соответствующей строки i и соответствующего столбца j.
Таким образом, как показано на фиг.2, результаты идентификации деталей соединения, которые находятся друг с другом в механическом контакте, представлены и визуально отображены матрицей или таблицей 12.
Эта матрица позволяет визуально отобразить для каждой пары деталей соединения информацию о наличии (1) или отсутствии механического контакта между соответствующими деталями рассматриваемой пары.
Таким образом, можно учитывать характер связи между деталями (непосредственный контакт, опосредованный контакт через огибающую…).
Именно таким образом матрица 12, характеризующая соединение, позволяет обнаружить механический контакт между следующими парами деталей, называемыми первыми парами деталей:
(A,C);(C,B);(C,D);(A,G);(D,E);(G,E);(E,F).
Речь идет о примере средства отображения механических контактов внутри рассматриваемого соединения и, в случае необходимости, с учетом геометрических условий, таких как геометрический объем или пространственное взаимодействие с данной окружающей средой.
На фиг.3 показана матрица соединяемости 12, показанная на фиг.2, которая позволяет визуально отображать первые пары деталей соединения.
Эта матрица вносится в запоминающее устройство для дальнейшего использования, в частности, в связи с фиг.4.
После этого при помощи алгоритма, показанного на фиг.4, и на основании матрицы 12, показанной на фиг.2, строят матрицу или двухмерную таблицу, позволяющую идентифицировать в виде вторых пар деталей детали соединения, которые находятся друг с другом в электрическом контакте. Эта новая матрица называется матрицей эффективности.
Различные этапы Е20-Е27 позволяют рассмотреть и обработать все детали соединения и, в частности, определить на этапе Е24 для рассматриваемой пары (i, j) наличие или отсутствие электрического контакта (способность или неспособность распространения электрического потока).
Необходимо отметить, что для выполнения этапа Е24 этого алгоритма необходимо исполнение алгоритма, показанного на фиг.5, описание которого следует ниже.
Действительно, этот алгоритм учитывает свойства материалов различных деталей соединения, чтобы определить, проводят они поток или нет.
Таким образом, начинают с матрицы 12, показанной на фиг.2 и 3, и на этапах Е20, Е21, Е22 и Е23 алгоритма устанавливают переменные i и j, которые позволяют рассмотреть различные элементы этой матрицы.
Вышеуказанные этапы идентичны соответственно этапам Е1, Е2, Е3 и Е4, показанным на фиг.2.
Во время следующего этапа Е24 определяют эффективность связи между двумя деталями на основании, с одной стороны, электрической проводимости материалов каждой детали рассматриваемой пары (Conduc(i) и Conduc(j)) и, с другой стороны, значения (Con(i,j), характеризующего механический контакт для пары соответствующих деталей в матрице 12.
Если это последнее значение не равно нулю (механический контакт только для первых пар деталей соединения), то, значит, среди этих первых пар идентифицируют детали соединения, которые находятся в электрическом контакте друг с другом.
Разумеется, матрица эффективности является симметричной, то есть Eff(j,i)=Eff(i,j).
Данные об электрической проводимости материалов деталей соединения и, в частности, деталей первых пар деталей получают при помощи алгоритма, показанного на фиг.5 и описанного ниже.
Как правило, на этом этапе определяют детали соединения, которые удовлетворяют заданному проектировочному критерию, для формирования вторых пар деталей.
Так, можно определить детали, которые подверглись специальной обработке (герметизация, покраска…), или детали, которые были изменены на основании измененной детали соединения (анализ распространения изменения).
Таким образом, на этапе Е24 можно по выбору учитывать все детали первых пар или учитывать только детали, которые могут быть изменены (так как, например, проектирование некоторых деталей уже находится на такой стадии, что не позволяет вносить в них изменения).
На следующем этапе Е25 производят тест на значение переменной j, чтобы определить, все ли вышеупомянутые детали строки i были рассмотрены.
В случае отрицательного результата описанный выше этап Е23 повторяют для инкрементации значения переменной j на единицу.
В случае, если вся строка i матрицы была пройдена, после этапа Е23 осуществляют другой этап Е26 тестирования, чтобы определить, достигла ли переменная i значения n-1, где n обозначает последнюю деталь соединения.
В случае отрицательного результата описанный выше этап Е21 выполняют опять для инкрементации переменной i на единицу.
В противном случае алгоритм завершают этапом Е27.
Таким образом, по мере выполнения этапов алгоритма различные ячейки таблицы матрицы 14, находящиеся на пересечении различных строк и столбцов, заполняются значениями для соответствующих пар деталей.
Эти значения содержат информацию о наличии или отсутствии электрического контакта между соответствующими деталями рассматриваемой пары.
Информация, характеризующая наличие электрического контакта между двумя деталями пары деталей, соответствует значению 1.
В случае отсутствия электрического контакта между двумя деталями соответствующая ячейка либо устанавливается на ноль, либо не заполняется.
Таким образом, таблица или матрица 14, которая вводится в память, позволяет визуально отобразить вторые пары деталей соединения, в которых соответствующие детали пары находятся друг с другом в электрическом контакте.
Таким образом, идентифицируют следующие вторые пары:
(A,C);(A,G);(B,C);(E,F);(E,G).
Кроме того, детали соединения, которые не являются проводниками, отмечаются другим цветом или другой маркировкой.
В данном случае в конструкции, показанной на фиг.1, деталь D не является проводящей, и это свойство показано, например, в заштрихованном виде в таблице 14.
Как правило, полученная таким образом матрица эффективности 14 показывает поведение между двумя деталями, первоначально определенными как находящиеся в контакте, в зависимости от заданного проектировочного критерия, соответствующего каждой из деталей.
В случае необходимости, детали подразделяют на части или компоненты таким образом, чтобы иметь возможность анализировать соединение по отношению к критериям, которые связаны с этими компонентами, а не с целой деталью (обработка герметизации или покраска, например, на одной стороне детали).
Следует отметить, что матрица эффективности является функцией критерия анализа конструкции.
Далее со ссылкой на фиг.5 следует описание алгоритма, позволяющего определить для каждой из деталей соединения ее материал и электрическую проводимость детали.
Показанный на фиг.5 алгоритм начинается с этапа Е30 инициализации переменной i, характеризующей различные детали А-G соединения.
Следующий этап Е31 предусматривает инкрементацию значения этой переменной на единицу, а следующий этап Е32 устанавливает соответствие между материалом и рассматриваемой деталью i при помощи одного из файлов, упомянутых в связи с фиг.2, а именно файлов конструкция-изделие, графических файлов, или при помощи «Среды PDM». Под «Средой PDM» следует понимать среду, которая связана с управлением данными изделия (PDM является сокращением от “Product Data Management” в англо-саксонской терминологии) и из которой получают файл или файлы конструкция-изделие.
Во время следующего этапа Е33 производят тест, чтобы определить электрическую проводимость рассматриваемой детали i в зависимости от ее материала.
Этот этап осуществляют, например, при помощи библиотеки используемых материалов и их характеристик, в частности физических характеристик (проводимость, удельное сопротивление, теплопроводность…).
На практике этот этап определения материалов, которые являются электрическими проводниками или не являются электрическими проводниками, осуществляют по отношению к заранее установленному порогу электрической проводимости, ниже которого считается, что материал не является проводником.
Если материал детали i признают проводником, то за этапом Е33 следует этап Е34, во время которого значение его проводимости (Conduc(i)) устанавливают на 1.
Если материал детали i не является проводником, то после этапа Е33 сразу следует этап Е35, во время которого производят тест на переменной i, чтобы определить рассмотрены ли все детали соединения.
В случае отрицательного результата опять осуществляют уже описанный этап Е31 инкрементации переменной i.
Если же исследованы все детали соединения, то после этапа Е35 следует этап Е36, во время которого подтверждается таблица, полученная благодаря выполнению алгоритма.
Эта таблица, представленная ниже, позволяет идентифицировать для каждой детали материал, используемый для изготовления этой детали, и его проводимость или ее отсутствие.
ДЕТАЛЬ
МАТЕРИАЛ
ПРОВОДИМОСТЬ
A
Титан
1
B
Сталь
1
C
Титан
1
D
Пластик
0
E
Алюминий
1
F
Алюминий
1
G
Титан
1
Затем эту информацию используют на этапе Е24, показанном на фиг.4, для заполнения матрицы эффективности 14.
Исходя из матрицы эффективности, показанной на фиг.4, используют алгоритм, показанный на фиг.6, для определения распространения электрического потока в конструкции, показанной на фиг.1.
Иначе говоря, можно определить путь или пути, которым следует электрический поток в этой конструкции, на основании идентификации вторых пар деталей, представленных в матрице 14, показанной на фиг.4.
Как правило, на этапе Е40 выбирают деталь соединения, на этапе Е43 идентифицируют вторые пары деталей, на этапе Е46 проверяют, находятся ли детали, рассматриваемые в петле, в электрическом контакте, и в случае подтверждения идентифицируют соответствующий уровень или ранг контакта на этапе Е50.
Алгоритм, показанный на фиг.6, начинается этапом Е40 инициализации различных переменных, которые будут использованы в этом алгоритме, а именно: i обозначает деталь соединения, nb_impact является счетчиком числа деталей, которых достигает (или на которые влияет) электрический поток на уровне lev, cur_impact является списком деталей, которых первоначально (впервые) достигает поток на уровне lev-1, cur_nb_impact содержит число деталей, который достигает поток на уровне lev-1, lev является уровнем распространения потока в конструкции или рангом контакта между деталями, calc_nb_impact() является списком деталей, первоначально затронутых потоком на уровне lev, Res(i,j) обозначает для пары (i,j) деталей, находящихся в электрическом контакте, глубину или уровень, на котором установлен контакт, impact(j) указывает глубину, на которой поток первоначально достиг детали.
В частности, во время этого этапа среди деталей механического соединения выбирают, по меньшей мере, одну деталь (деталь i), начиная от которой будут определять, каким образом поток распространяется в деталях вторых пар.
После этого инициализируют следующие переменные:
nb_impact = 1
calc_nb_impact(1) = i
lev = 0
Во время следующего этапа Е41 предусмотрен тест на значение переменной nb_impact.
Если это значение не равно нулю, переходят к следующему этапу Е42, на котором переменную lev инкрементируют на единицу. Эта переменная определяет текущий контактный ранг или уровень распространения между деталью, выбранной в качестве точки входа электрического потока, и другими деталями вторых пар, которые находятся с ней в контакте.
В частности, для этой первой петли lev=1 и для этого значения на следующих этапах ведут поиск других деталей вторых пар, которые находятся в непосредственном контакте с выбранной деталью.
Во время следующего этапа Е43 идентифицируют все детали вторых пар деталей.
Кроме того, на этом этапе устанавливают следующие отношения:
cur_impact()=calc_nb_impact()
cur_nb_impact=nb_impact
nb_impact=0
Это позволяет перечислить все детали в переменной cur_impact и определить детали, на которые они влияют на уровне распространения lev.
При запуске алгоритма:
cur_impact(1)=i
cur_nb_impact=1, так как имеется всего одна деталь.
На следующем этапе Е44 переменную k, которая является счетчиком деталей, затрагиваемых на уровне lev-1, устанавливают на 1. Различные значения, которые принимает k, позволяют перечислить все детали в переменной cur_impact.
Следующий этап Е45 фиксирует переменную j на 1. Во время петли, которая будет описана ниже, эта переменная принимает все значения от 1 до n, позволяющие для данного значения cur_impact(k) (выбранная деталь) рассмотреть все другие детали соединения.
На этапе Е46 предусмотрен тест, чтобы определить, находятся ли детали j и cur_impact(k) друг с другом в электрическом контакте.
В случае отрицательного результата за этим этапом следует этап Е47, на котором производят тест на значении j. Если j не достигло значения n, переходят к этапу Е48, на котором переменную j инкрементируют на единицу, и этап Е46 повторяют, чтобы определить, находится ли новая деталь j в контакте с деталью cur_impact(k).
Если результат теста на этапе Е47 является положительным, переходят к этапу Е49, который будет описан ниже.
Возвращаясь к этапу Е46, если результат произведенного теста оказывается положительным, то есть между рассматриваемыми деталями существует электрический контакт, то переходят к этапу Е50.
Во время этого этапа для рассматриваемой пары деталей вписывают ранг контакта (глубина или уровень распространения) между этими деталями.
Например, если взять деталь С в качестве выбранной, ранг контакта между деталью С и деталью А равен 1, и, таким образом, согласно этапу Е50, записывают Res(1,3)=1.
Следующий этап Е51 представляет собой тест на значение переменной impact(j).
Если значение этой переменной равно нулю, это значит, что рассматриваемая деталь еще не была обработана алгоритмом (иначе говоря, это значит, что эта деталь еще не была затронута электрическим потоком), и в этом случае переходят к следующему этапу Е52.
Если, наоборот, деталь j была обработана, переходят непосредственно к этапу тестирования Е47, затем к этапу Е48 инкрементации переменной j в случае отрицательного теста. После этого повторяют описанный выше этап Е48. Таким образом, деталь j не будет учитываться для обработки уровня lev+1.
Этап Е52 предусматривает воздействие на деталь j на текущем уровне распространения lev, который в данном случае равен 1 для первой петли алгоритма.
После этого переменную nb_impact инкрементируют на единицу, чтобы учитывать число деталей, первоначально затронутых потоком, для текущего уровня распространения.
Затем идентифицируют ранг детали, первоначально затронутой потоком, для текущего уровня распространения (calc_nb_impact(nb_impact)=j).
Таким образом, получают временный список деталей, затрагиваемых потоком.
Во время следующего этапа Е47 производят тест на значение переменной j по отношению к значению n, чтобы определить, все ли детали обработаны для выбранной детали i, то есть распространяется ли поток от детали i до каждой из других деталей соединения.
Если обработаны не все детали, то за этапом Е47 следует уже описанный этап Е48, а в противном случае за этапом Е47 следует этап Е49.
На этом последнем этапе производят тест на значение переменной k по отношению к значению cur_nb_impact, чтобы определить, обработан ли весь набор деталей, затронутых на уровне lev-1.
Если значение k не достигло этого последнего значения, то на следующем этапе Е53 предусмотрена инкрементация значения переменной k на единицу. Затем переходят к уже описанному выше этапу Е45, чтобы исследовать все детали j соединения для этого нового значения k.
В случае установленного на этапе Е49 равенства за ним следует уже описанный этап Е41 тестирования.
Если значение nb_impact равно нулю, это значит что на уровне lev первоначально не было затронуто никакой детали, и в этом случае за этапом Е41 следует этап Е54, который завершает алгоритм.
В противном случае на основании выбранной детали соединения идентифицируют другие детали, находящиеся с ней в непосредственном или опосредованном контакте (например, в виде списка деталей, находящихся в электрическом контакте), что позволяет установить путь или пути, которым следует электрический поток в конструкции от выбранной детали.
Согласно не показанному варианту, на этапе Е51 предусматривают обработку случаев появления деталей, затрагиваемых потоком. Так, определяют число раз, когда деталь встречает поток, что позволяет, например, проверить зоны соединения, в которых поток проходит чаще всего (идентификация узлов соединения).
В более широком смысле можно определить число раз, когда одна и та же деталь соединения появляется в анализе, который осуществляют по отношению к проектировочному критерию (это может представлять интерес в случае рассмотрения архитектуры соединения деталей).
Для учета вышесказанного в алгоритме, показанном на фиг.6, используют новую переменную occ(j), которую инкрементируют на единицу, если результат этапа Е51 является отрицательным (occ(j) = occ(j+1), и на этапе Е52 указывают occ(j)=1.
После определения появлений для каждой детали, в зависимости от ее контактного ранга (ранг 1 для непосредственного контакта и более высокие ранги для опосредованного контакта), можно определить детали, которые характеризуются повышенными рисками проектирования (например, детали с контактным рангом 1 и повышенное число появлений).
Для этого можно разработать таблицу с контактным рангом от 1 до n на каждой строке (сверху вниз), затем в столбце - число появлений или эквивалент и на пересечении строки и столбца - рассматриваемые детали.
Следует отметить, что определение пути приводит к списку деталей, находящихся друг с другом в электрическом контакте, с соответствующим контактным рангом или уровнем.
На фиг.7 показана матрица или таблица проводимости, которая выражает электрическое поведение конструкции, показанной на фиг.1, когда на нее действует электрический поток.
Это электрическое поведение определяют при помощи матрицы эффективности 14, показанной на фиг.4, и выполнения алгоритма, показанного на фиг.6.
Чтобы получить матрицу 16, показанную на фиг.7, среди деталей, идентифицированных в матрице 14, выбирают деталь, например деталь С, начиная от которой вводят электрический поток в конструкцию, показанную на фиг.1, что показано стрелкой сверху на фиг.7.
Начиная с этой детали С (столбец матрицы с заголовком С), просматривают другие детали второй пары соединения, а именно детали А и В, при этом деталь D не является проводником и поэтому на входит в состав вторых пар соединения.
Таким образом, детали А и В идентифицируют как детали контактного ранга 1, так как они находятся в непосредственном контакте с выбранной деталью С, от которой идет поток.
Таким образом, устанавливают, что деталь С проводит электрический поток напрямую к деталям А и В.
После этого, начиная от детали А (столбец матрицы, соответствующий А) и просматривая другие детали вторых пар деталей соединения, находят детали С и G, находящиеся в контакте с деталью А, то есть для контактного ранга 2.
Точно так же деталь В (столбец матрицы, соответствующий В) находится в контакте с деталью С.
Следует отметить, что в данном случае речь идет о контактном ранге порядка 2, так как поток, поступающий от выбранной детали, влияет на затронутые детали не напрямую, а через детали А и В.
Таким образом, устанавливают, что деталь А проводит поток до деталей С и G, а деталь В проводит поток до детали С.
Рассматривая столбец, соответствующий детали С, обнаруживают, что она находится в контакте с деталью А и с деталью Е и что речь идет о контактном ранге порядка 3.
Таким образом, устанавливают, что деталь С проводит поток до деталей А и Е.
В свою очередь, деталь Е (столбец, соответствующий детали Е) находится в непосредственном контакте с деталями F и G для контактного ранга порядка 4.
Таким образом, деталь Е проводит поток до деталей F и G.
В свою очередь, деталь F (столбец, соответствующий детали F) находится в непосредственном контакте с деталью Е для контактного ранга порядка 5 по отношению к детали С и, следовательно, проводит поток до детали Е.
Следует отметить, что алгоритм, показанный на фиг.6, учитывает на каждом уровне только детали, впервые затрагиваемые потоком, в отличие от только что произведенного анализа, где, например, деталь С затрагивается на нескольких уровнях распространения.
Таким образом, матрица 16, показанная на фиг.7, позволяет визуально отображать детали вторых пар, которые находятся в непосредственном или опосредованном электрическом контакте с деталью С, при этом опосредованный контакт идентифицирован контактным рангом, превышающим 1.
Эта матрица позволяет также легко и быстро визуально отслеживать детали «в воздухе», то есть не находящиеся в контакте ни с одной другой деталью.
Отслеживая визуально эти детали, находящиеся друг с другом в контакте, и используя информацию о ранге контакта между этими деталями, можно установить один или несколько путей, которым следует электрический поток и которые распространяются, начиная от детали конструкции, такой как деталь С.
Следует отметить, что различным ячейкам таблицы (матрицы) и соответствующим парам деталей присваивают цветовые коды, соответствующие рангам или уровням контакта (уровням распространения) между деталями упомянутых пар.
Так, заголовки строк, соответствующие деталям А и В, заголовок столбца, соответствующего детали С, и ячейки с цифрой 1 (уровень 1) на соответствующих пересечениях окрашены, например, в красный цвет.
Точно так же для контактов на уровнях 2, 3, 4 и 5 соответственно присваивают, например, оранжевый, желтый, зеленый, синий цвета.
Следует отметить, что можно предусмотреть и другие средства визуального отображения деталей, находящихся друг с другом в непосредственном или опосредованном электрическом контакте, и, следовательно, отображения пути, которому следует поток в конструкции.
Так, дерево 18 распространения электрического потока в конструкции, показанное на фиг.8, является одним из таких средств, которое применяется после выполнения алгоритма, показанного на фиг.6.
Оно позволяет производить быстрый анализ способа распространения электрического потока в конструкции и ясно показывает различные иерархические уровни.
Корнем 20 этого дерева распространения является выбранная деталь, а именно в вышеуказанном примере деталь С, а ветви 22 и 24 этого дерева образованы последовательностью деталей вторых пар, с которыми выбранная деталь находится в непосредственном или опосредованном контакте.
Детали вторых пар, находящиеся в контакте с выбранной деталью, располагают в иерархической последовательности, которую устанавливают в зависимости от различных уровней распространения потока в дереве.
Иначе говоря, каждый уровень (level_1, level_2, level_3, level_4, level_5) соответствует рангу контакта между выбранной деталью и рассматриваемыми деталями вторых пар.
Таким образом, это средство отображения показывает более ясно, чем средство на фиг.7, путь, которому следует электрический поток в конструкции, показанной на фиг.1, от детали С.
Благодаря такому отображению быстро и эффективно устанавливают, что поток распространяется от детали С до детали F, проходя через промежуточные детали А, G и Е.
Это отображение позволяет избежать избыточной информации в том, что касается деталей, уже затронутых ранее на более низком уровне (вблизи корня дерева).
Следует отметить, что цветовые коды можно присваивать различным контактным рангам или уровням (level_1, level_2, level_3, level_4, level_5), деталям, впервые затрагиваемым потоком (первоначально затронутым), и некоторым деталям соединения, которые затрагиваются потоком несколько раз на разных уровнях.
Детали дерева появляются в рамках, цвет границы которых является цветом соответствующего иерархического контактного уровня.
Так, например, деталь А впервые затронута потоком на уровне 1, и ей присвоен данный цвет, затем опять затрагивается на уровне 3. В этом случае дну рамки детали А, когда она затрагивается второй раз на уровне 3, можно присвоить цветовой код, соответствующий уровню первого воздействия (уровень 1).
Точно так же детали G, на которую впервые воздействует поток на уровне 2, присваивают данный цвет. Когда деталь G принимает поток второй раз на уровне 4, цвет дна рамки детали G на уровне 4 воспроизводит цветовой код, который был присвоен детали G на уровне 2.
Это же относится к детали Е, затрагиваемой на уровне 3 и на уровне 5.
Кроме того, можно присвоить другой цветовой код детали С, от которой начинается поток и которая может быть также затронута опосредованно на более высоких уровнях, то есть на уровнях, находящихся ближе к концам ветвей (уровень 2).
Следует заметить, что такая маркировка деталей в дереве позволяет идентифицировать петли в конструкции, то есть замкнутые цепи для потока.
Те же цветовые коды, которые были присвоены матрице, показанной на фиг.7, используют, например, в дереве, показанном на фиг.8.
В целом, средство, показанное на фиг.8, позволяет идентифицировать петли в конструкции (поток, герметичность…) или отсутствие петли (что требует локального изменения конструкции) и появления (например, число раз, когда деталь встречает поток).
На фиг.9 показано другое средство визуального отображения вторых пар деталей соединения, а также пути, проходимого потоком в этом соединении.
В данном случае речь идет о трехмерном изображении конструкции 10, показанной на фиг.1, в котором различные детали вторых пар, с которыми выбранная деталь (например, С) находится в непосредственном или опосредованном контакте, идентифицированы по-разному в соответствии с контактным рангом.
Например, используют цветовые коды фиг.8, которые применялись для идентификации отдельной глубины в дереве распространения.
Так, детали А, В и С показаны одинаковым цветом, тогда как детали G, E и F показаны соответственно с цветовыми кодами, присвоенными уровням 2, 3 и 4 дерева, показанного на фиг.8.
Следует отметить, что не проводящие детали показаны отдельно, например деталь D, которая показана при помощи проводной связи.
Здесь тоже речь идет о средстве эффективного и быстрого определения пути, которому следует электрический поток в конструкции.
Действительно, если предположить, что деталь G тоже является проводящей, поток не мог бы распространяться в конструкции до детали F, что позволило бы заметить ошибки, например, в выборе материалов, используемых для изготовления детали D и/или G.
Определение пути, проходимого электрическим потоком в конструкции летательного аппарата, показанной на фиг.1, вписывается в общую схему, показанную на фиг.10, которая определяет среду САПР в трех измерениях.
На этой фигуре представлен процесс изготовления конструкции летательного аппарата, который начинается с этапа Е60 проектирования конструкции. Во время этого этапа определяют и соединяют различные детали, входящие в состав конструкции.
На этом же этапе создают различные файлы, упомянутые в описании со ссылками на фиг.2 (трехмерное геометрическое отображение деталей, геометрическое положение деталей в пространстве…).
В ходе следующего этапа Е61 определяют распространение электрического потока в этой конструкции, как было указано выше, чтобы обнаружить возможные ошибки проектирования.
Следующий этап Е62 является этапом тестирования, которое производят в зависимости от результатов предыдущего этапа Е61 и которое должно привести к принятию решения на продолжение процесса.
Так, в зависимости от результатов, полученных на этапе Е61, принимают решение либо о пересмотре проекта конструкции путем изменения соединения деталей, если обнаружены ошибки проектирования (этап Е63), либо о продолжении изготовления конструкции, если не обнаружено никаких ошибок проектирования (этап Е64).
Следует заметить, что в случае изменения конструкции либо путем замены материалов, используемых для изготовления деталей, входящих в состав соединения, либо путем изменения самой геометрии соединения или одной из деталей, в измененной конструкции опять определяют путь, проходимый в ней потоком, чтобы убедиться, что конструкция не имеет дефектов.
Согласно не показанному варианту можно выбирать более одной детали соединения, от которой поток будет распространяться в конструкции, например, для этой цели можно выбирать две детали соединения.
Согласно варианту выполнения может понадобиться локализовать в конструкции не проводящие детали.
Для этого достаточно изменить этап Е24 алгоритма, показанного на фиг.4, и предусмотреть, чтобы этот этап состоял только в выполнении следующего вычисления:
Eff(i,j)=Conduc(i) x Con(i,j).
Это позволяет получить в таблице или матрице 14, показанной на фиг.4, нулевые значения для всех ячеек столбца, соответствующего не проводящей детали D, тогда как в строке, соответствующей детали D, находятся значения 1 во всех ячейках, соответствующих пересечению строки детали D и столбцов деталей С и Е.
Чтобы иметь возможность отобразить не проводящие детали на пути, которому следует электрический поток в конструкции, алгоритм фиг.6 заменяют алгоритмом фиг.11, в котором этапы Е52а, E52b и Е52с заменяют этап Е52 на фиг.6. Содержание двух этапов Е52а и Е52с идентично с содержанием этапа 52.
Вместе с тем добавленный этап E52b позволяет определить, является первоначально затрагиваемая деталь проводником или нет.
Благодаря этому измененному алгоритму можно, таким образом, визуально отслеживать различные не проводящие детали на пути, которому следует электрический поток.
При некоторых обстоятельствах это позволяет быстро обнаружить возможные ошибки проектирования.
Необходимо отметить, что визуальное отображение не проводящих деталей можно осуществлять при помощи таблицы или матрицы, показанной на фиг.7, дерева распространения, показанного на фиг.8, или трехмерного изображения детали, показанного на фиг.9.
Следует отметить, что учет не проводящих деталей выражается в дереве распространения концом ветви.
На фиг.12 показан алгоритм, позволяющий идентифицировать в конструкции материалы, не совместимые друг с другом, для различных деталей в парах деталей соединения.
В целом, на этапе Е74 определяют, находятся ли в контакте друг с другом детали i и j, а на этапе Е75 - являются ли материалы совместимыми (допустимыми) или нет (в зависимости от этапов Е76 и Е77), затем рассматриваемой паре присваивают значение, характеризующее совместимость или несовместимость. Это значение, например, используется в одном из предыдущих алгоритмов.
Алгоритм начинается с этапа Е70 инициализации переменной i на 0, затем производят инкрементацию этой переменной на единицу на этапе Е71.
Этапы Е72 и Е73 предусматривают соответственно уравнивание значений переменных j и i и инкрементацию значения переменной j на единицу.
Следует отметить, что в этом алгоритме достаточно обрабатывать лишь половину матрицы (i,j), поскольку она является симметричной.
Во время следующего этапа Е74 производят тест на значении переменной Con(i,j) по отношению к значению 1 (контакт или отсутствие контакта).
Если это значение не достигнуто, переходят на этап тестирования Е80 на значении переменной j (все ли детали соединения были рассмотрены для данной детали i?). В случае отрицательного ответа возвращаются на вышеуказанный этап Е73 для инкрементации значения переменной j, а в противном случае переходят на следующий этап Е81, который будет описан ниже.
После возвращения на этап Е74, если результат теста оказывается положительным, переходят к следующему этапу Е75.
Этот этап предусматривает тест при помощи таблицы различных материалов, используемых для деталей соединения (Е76), и списка пар не совместимых друг с другом материалов (Е77).
Составление таблицы, содержащей различные используемые материалы, осуществляют на этапе Е76, тогда как составление списка недопустимых материалов осуществляют на этапе Е77.
Тест, производимый на этапе Е75, позволяет определить, входят ли материалы, используемые для выполнения деталей i и j, в список пар не совместимых друг с другом материалов.
При положительном ответе за этапом Е75 следует этап Е78, который предусматривает присвоение, например, заданных значений Res(i,j)=99 и Res(j,i)=99, которые соответствуют коду ошибки.
Если материалы, используемые для пары деталей i и j, не запрещены, то после этапа Е75 следует этап Е79, на котором переменную Res(i,j) устанавливают на 1.
Алгоритм продолжается вышеуказанным этапом Е80 тестирования на значении переменной j.
Как было указано выше, за этапом Е80 следует либо уже описанный этап Е73, либо этап Е81.
Во время этого последнего этапа производят тест на значении переменной i по отношению к значению n-1 и, в случае равенства, алгоритм завершается этапом Е82.
В случае неравенства переменную i инкрементируют на единицу на описанном выше этапе Е71 и алгоритм продолжается, как было указано выше.
Таким образом, используют модель соединяемости, выработанную ранее в связи с фиг.2, для поиска возможных несовместимостей материалов в различных парах соединения.
Например, можно определить такую несовместимость для гальванических пар, то есть пар материалов, которые в присутствии друг друга способствуют появлению коррозии.
Такой пример гальванической пары может быть проиллюстрирован парой алюминий-титан.
Алгоритм, показанный на фиг.12, позволяет получить результаты, которые могут быть проиллюстрированы, например, трехмерным изображением конструкции, показанным на фиг.13.
На этой фигуре визуальное отображение деталей соединения, которые являются не совместимыми друг с другом, использует определенный цвет или специальную маркировку.
Если детали соединения не характеризуются несовместимостью друг с другом, их показывают, например, в виде проводной связи для лучшего отображения.
В представленном примере пара деталей G и Е соответствует паре материалов титан-алюминий, которая является парой недопустимых материалов и показана в заштрихованном виде.
Следует отметить, что в предшествующем описании фиг.1-12, когда говорят о столбце, этот термин можно заменить термином «строка» и наоборот, не меняя при этом принципа изобретения.
Кроме того, следует отметить, что результаты, полученные при помощи различных алгоритмов, можно отобразить при помощи любых средств отображения, показанных на фиг.7, 8 и 9.
Изобретение представляет особый интерес, так как оно позволяет определять поведение относительно распространения потока для конструкции, которая спроектирована по частям в местах, географически удаленных друг от друга, и различные части которой обычно не соединяют в момент изготовления. Таким образом, можно до физического соединения этих частей выявить проблемы, связанные с отсутствием непрерывности между частями или с различиями геометрической формы между частями конечного соединения.
Согласно не показанному варианту вычисление электрического потока, проходящего через конструкцию и через каждую из ее деталей, можно осуществить при помощи матрицы эффективности, показанной на фиг.4.
Для этого для каждой из пар находящихся в контакте деталей следует вычислить поверхность контакта между этими деталями.
Эту поверхность можно получить при помощи вычислений взаимодействий, которые можно произвести в среде типа САПР.
Вычисление электрического потока на уровне каждой детали, через которую проходит поток в конструкции, позволяет определить поведение конструкции по отношению к физическим явлениям, отличным от описанного выше и часто намного более сложным, таким как повышение температуры в конструкции на одной или нескольких деталях, риск образования электрических дуг…
Кроме того, изобретение применяют также для определения пути, которому следует поток физической величины, который распространяется в конструкции, содержащей механическое соединение деталей.
Речь может идти, например, о тепловом потоке, и в этом случае идентифицируют детали соединения, которые находятся друг с другом в механическом контакте, а затем среди этих деталей идентифицируют детали, которые позволяют установить между собой термический контакт.
Опосредованно идентифицируют изолирующие детали и детали, проводящие тепло.
Остальные операции идентичны операциям, описанным выше для электрического потока, в том, что касается определения вторых пар деталей и определения пути или путей потока.
Следует отметить, что различные указанные выше алгоритмы могут являться частью одной или нескольких компьютерных программ, загружаемых в компьютерную систему, например, в рабочий пост или персональный компьютер. Исполнение этой программы или этих программ позволяет применять способ в соответствии с настоящим изобретением.
Кроме того, алгоритм, показанный на фиг.10, может полностью или частично входить в компьютерную программу. Например, ее частью может быть только этап Е81.
Необходимо отметить, что представленное выше описание со ссылками на различные фигуры касается, в частности, проверки соответствия физического поведения конструкции (соединения деталей) по отношению к критерию, которым является распространение потока физической величины в конструкции.
Вместе с тем изобретение имеет более широкие рамки и в целом касается анализа физического поведения соединения деталей по отношению к проектировочным критериям, которые могут отличаться от вышеуказанного критерия. Так, можно учитывать другие критерии для определения, например, является ли герметичной конструкция или ее часть или она прошла поверхностную обработку, которая может отрицательно повлиять на ее физическое поведение по отношению к внешним условиям, или определять, каким образом соединение изменилось в целом в результате локального изменения.
Применение способа для других критериев можно осуществлять, просто используя алгоритмы, показанные на фигурах, и адаптируя их, когда в этом возникает необходимость.
Так, этапы этих алгоритмов, которые относятся, в частности, к распространению потока в конструкции и к определению пути, проходимого этим потоком, являются идентичными, и только этап Е24, показанный на фиг.4 и соответствующий обработке эффективности связи, заменен и адаптирован для заданного критерия, которому должна в нормальных условиях удовлетворять конструкция.
В целом алгоритмы остаются по существу такими же, и изменяются только правила разработки матрицы эффективности, показанной на фиг.4, в зависимости от учитываемого проектировочного критерия.
Следует также отметить, что этап Е61 алгоритма, показанного на фиг.10, в более общем контексте, описанном выше, заменен проверкой/определением соответствия физического поведения конструкции одному или нескольким заданным критериям.