[發明專利]用于結構分析的系統和方法

有效

• 申請號: 201310049373.3
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103294843B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: M·奧利威瑞斯;N·毛利卡居納伊阿;M·尹史;C·拉瑪錢德朗;V·N·R·尤丹麗
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本公開內容一般涉及結構設計，并且更具體涉及結構部件的強度分析和優化。

背景技術

飛行器設計通常包括開發在飛行器服役期間可承受的一組初步負載。這樣的負載可以包括靜負載，例如在巡航飛行期間在飛行器的機翼或機身上的靜態彎曲負載，以及在飛行器其它位置的其它靜態負載。負載也可以包括疲勞負載，例如可以在飛行器遭遇湍流時發生的機翼的迅速加載和卸載，在每個飛行周期期間在機身上的變化加壓負載，以及飛行器結構的其它波動(fluctuating)或周期性加載。在飛行器的設計期間，可以在結構的強度分析期間施加負載到飛行器結構的模型，以便為結構部件確定尺寸。

飛行器設計的常規實踐通常包括人工執行強度分析。遺憾的是，強度分析的人工執行是耗時的過程。例如，在設計過程期間，隨著飛行器的操作環境和飛行狀況(例如質量分布、空氣動力學)變得更細化時，可以修訂負載。在分析結構部件中使用的強度分析方法和材料許用值也可以在設計過程期間更新。負載、分析方法和/或材料許用值中的每個修訂都可以需要強度分析的更新，從而確定是否必需重確定結構部件的尺寸。如可以意識到的，為每個結構部件人工更新強度分析可以顯著影響設計進度。此外，人工執行強度分析可以導致可以不是重量最優化的過度設計的結構。

與常規設計實踐關聯的上面提到的缺點可以針對分成單獨子組件的飛行器結構加重，這些單獨子組件可以由不同供應商詳細設計并制造。例如，飛行器機身可以分成若干桶形段。每個桶形段都可以被分配不同供應商進行桶形段的詳細設計和制造。盡管每個桶形段可以共享共同特征例如每個乘客門周圍的結構，但每個供應商都可以在用于分析局部詳情并設計乘客門周圍結構的其強度分析方法學上具有一些獨特方面。供應商的分析方法學的不同可以導致在不同桶形段中共同特征的詳細設計的不一致。這樣的不一致可以導致某些桶形段被過度設計，這可以導致超重的機身。

對于復雜結構例如商用飛行器，設計過程可以包括數百個強度分析員分析數千個不同的結構部件。在常規實踐中，每個分析員都可以使用其自己的獨特分析方法學或模板執行若干結構部件的強度分析。用于分析數千個結構部件的眾多分析模板的使用可以導致分析結果的顯著不一致，例如基本相似結構部件的安全裕度的顯著不一致。對于帶有大量結構部件的復雜結構，這樣的不一致性的累積效應可以是可能不必要地超重的結構。另外，由于在個體分析員使用的不同分析模板之間的不同，因此眾多強度分析的檢驗和驗證可以是非常麻煩和耗時的過程。

如可見的，在本領域中存在對減少執行結構的強度分析所需時間量的系統和方法的需要。另外，在本領域中存在對用于執行將結構重量最小化的強度分析的系統和方法的需要。甚至進一步地，在本領域中存在對用于為由不同制造商設計和制造的結構改善強度分析方法學的一致性和可重復性的系統和方法的需要。優選地，這樣的系統和方法可以用成本有效的方式執行。

發明內容

與結構的強度分析關聯的上面提到的需求通過本公開內容具體解決，本公開內容提供一種在訪問受控服務器上使用預定且受控制的強度分析模板和材料許用值來分析結構部件的系統和方法。該系統和方法可以通過將強度分析模板的量減少到幾個高度受控制的模板，允許多個用戶以高度一致的方式經訪問受控服務器分析結構部件。另外，該系統可以為每個結構部件生成強度分析輸出和優化輸出。分析輸出和優化輸出可以用自動方式并用可以簡化分析驗證過程的標準格式生成。

例如，該系統可以生成包括安全裕度、對應故障模式和相關環境數據的強度分析結果，并且其中安全裕度對于結構組件的每個結構部件是高度一致并且可重復的。另外，系統可以顯著減少結構部件的分析和優化需要的時間量。強度分析輸出和優化輸出應由應力分析員和/或設計工程師審查結構有效性和設計功能性。系統的用戶擔負和/或負責分析。有利地，系統可以避免結構部件的過度保守的配置，并可以替代地提供重量高度優化的結構部件和重量高度優化的結構組件。系統也可以通過將在常規設計實踐中使用的眾多不同強度分析模板減少到如在本系統中實施的幾個高度受控制的分析模板，來減少與審核和證明強度分析報告關聯的時間和費用。