本文系统地研究了固体火箭发动机喷管热结构CAD系统的组成,应用面向对象技术和大型有限元分析软件ANSYS的二次开发技术,开发了固体火箭发动机喷管热结构设计、计算与分析系统,较为成功地解决了如下几个关键问题: 1.为固体火箭发动机喷管热结构设计提供了一个界面友好、交互性强、通用性好的设计工具与集成化的设计环境,用户可以在该设计环境中完成喷管结构形式的选择、流动的计算及温度场、热应力场的分析等喷管设计流程。与以往的手工设计和其它设计方法相比,大大提高了设计的效率,而且整个设计结果以单个文件的形式保存,易于管理和查看。 2.该系统集成了目前工程上常用的喷管热结构设计与计算方法,提供了多种喷管结构形式,具有很强的实用性。 3.利用图形技术对喷管结构进行了二维绘图显示,对喷管结构的构造采用参数化的方法,通过一系列几何参数值来确定结构的具体形式,参数改变后可以立即显示生成新的设计示意图形。 4.对ANSYS进行二次开发,利用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL)及其批处理模式对ANSYS进行封装,编制该CAD软件与ANSYS的接口程序,用户可以在该CAD软件中从后台调用ANSYS核心计算程序进行喷管定边界温度场、烧蚀温度场和热应力分析。 整个系统采用C++Builder 5.0作为主要开发环境,运用面向对象的思想将喷管分成不同的结构组件,然后通过组合可以构成不同的喷管结构,这样使得本系统的通用性得到很好的体现,并进一步保证了系统的可扩展性,新结构类型的喷管只需要添加没有的组件形式就可以了。软件模块的独立性、动态链接性和可维护性都得到很好的体现。