[發(fā)明專利]一種基于陣型疊加法的飛行器翼肋動力學(xué)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210371714.4
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102880804A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱志平;李琦;王曉軍;王凱;仇翯辰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀(jì)

1.一種基于陣型疊加法的飛行器翼肋動力學(xué)確定方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）導(dǎo)入飛行器翼肋初始幾何模型或有限元模型，以及飛行條件下的周期激勵動力載荷；

（2）將飛行器翼肋的初始幾何模型離散為由有限元單元組成的有限元模型，如果已有有限元模型則直接進(jìn)行下一步；

（3）確定飛行器翼肋結(jié)構(gòu)中需要拓?fù)鋬?yōu)化的部分，賦予所述步驟（1）中有限元模型中的有限元單元不同屬性以區(qū)分需進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化部分及不需要進(jìn)行優(yōu)化部分，再初始化飛行器翼肋有限元模型中需要進(jìn)行優(yōu)化部分的各個單元的偽密度值ρ_n，n為需要進(jìn)行優(yōu)化部分有限元單元編號，所述偽密度值ρ_n為0到1間連續(xù)的數(shù)值，0代表此處單元為空，1代表此處有單元，其它數(shù)值代表中間狀態(tài)；

（4）基于偽密度值對有限元模型中需進(jìn)行優(yōu)化部分的有限元單元的剛度矩陣進(jìn)行插值：k_n＝ρ_nmk_n⁰m＞1，其中n為需要進(jìn)行優(yōu)化部分有限元單元編號，m為懲罰因子，k_n⁰為實(shí)體材料單元剛度矩陣,不需要優(yōu)化部分的有限元單元為實(shí)體，單元剛度矩陣保持不變；然后將基于偽密度值插值的飛行器翼肋有限元模型整體代入有限元求解器中進(jìn)行模態(tài)分析，同時避免數(shù)值模態(tài)的發(fā)生有限元分析時不考慮的低偽密度值單元，只考慮高偽密度值單元，得到飛行器翼肋陣型與圓頻率，當(dāng)偽密度值大于0.1定義為高偽密度值，偽密度值不大于0.1定義為低偽密度值；

（5）基于步驟（4）模態(tài)分析得到的飛行器翼肋陣型與圓頻率與飛行條件下的周期激勵動力載荷，采用陣型疊加法進(jìn)行飛行器翼肋動力響應(yīng)的近似求解；

（6）利用步驟（5）得到的飛行器翼肋的動力學(xué)的響應(yīng)，來求解飛行器翼肋在動力載荷下的設(shè)計(jì)目標(biāo)，即飛行器翼肋的變形能、約束函數(shù)的值；

（7）進(jìn)行飛行器翼肋優(yōu)化過程中需要靈敏度信息，采用紐曼展開差分方法求解步驟（6）中變形能對偽密度值的靈敏度，以及約束函數(shù)的靈敏度，同時低偽密度值單元的靈敏度由周圍高偽密度值單元插值得到；當(dāng)偽密度值大于0.1定義為高偽密度值，偽密度值不大于0.1定義為低偽密度值；

（8）將步驟（7）計(jì)算得到的飛行器翼肋的變性能，約束函數(shù)的值以及靈敏度傳遞給優(yōu)化器，以變性能最小為優(yōu)化目標(biāo)得到更新的偽密度值；

（9）判斷更新后得到的有限單元的當(dāng)前偽密度值與前一次更新前的有限單元的偽密度值之間的差異，如果所有有限單元的偽密度值都小于設(shè)定的小量，則停止計(jì)算轉(zhuǎn)到步驟（10），否則返回到步驟（4）繼續(xù)進(jìn)行飛行器翼肋的動力學(xué)更新設(shè)計(jì)；

（10）設(shè)定閾值，偽密度值大于此閾值為實(shí)體，偽密度值小于閾值為空洞，將得到的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有限元模型導(dǎo)回為幾何模型，確定飛行器翼肋最終的動力學(xué)方案。