[發(fā)明專利]一種飛機壁板開口結構數(shù)值分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310660652.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104699873B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 段世慧;常亮;王立凱;張國凡
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明提供一種飛機壁板開口結構數(shù)值分析方法，節(jié)省時間和分析成本。技術方案包括：(1)建立壁板開口處有限元模型，通過對模型的離散化得到在該模型下壁板開口處結構的剛度矩陣；(2)根據(jù)剛度矩陣、周圍結構傳給開口處的載荷，生成結構廣義位移；(3)根據(jù)結構廣義位移矩陣和材料的本構關系計算每個單元的應力分布；(4)根據(jù)單元的應力分布計算等效長桁的應力分布和等效壁板的剪流分布；(5)將計算得到的等效長桁的應力和壁板的剪流，與長桁的材料許用值進行比較，如果應力值在材料許用值范圍內(nèi)，該部位滿足強度要求。

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)值仿真技術，涉及一種飛機壁板開口結構強度分析方法。

背景技術

飛機設計中，開口是必不可少的，開口的作用有：為最終組裝和維修提供可達的通道，腹板上開孔達到減重的效果，為導線束、液壓管線、操縱連桿、液體管道等留出通道，維修檢查孔等。對飛機壁板開口結構而言，常規(guī)的數(shù)值分析方法有工程分析方法和有限元分析方法兩種。

對于簡單的開口結構，如橢圓形翻邊結構，通常用于機翼和尾翼承受中小載荷或中等載荷的翼肋腹板。這些開孔腹板的強度常常采用工程分析法，需要借助經(jīng)驗設計曲線與數(shù)據(jù)。而對于結構比較復雜和承受載荷比較復雜的壁板開口結構，往往需要進行有限元模擬和全面的細節(jié)分析，需要大量的有限元建模和分析工作。在建立細節(jié)有限元模型時，對模型簡化得太細，會導致總體模型過于龐大，也會出現(xiàn)由十分細小的網(wǎng)格到典型網(wǎng)絡過渡上的困難；簡化得太粗可能得不到理想的分析結果。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：提供一種飛機壁板開口結構數(shù)值分析方法，節(jié)省時間和分析成本。

技術方案：一種飛機壁板開口結構數(shù)值分析方法，包括：

(1)建立壁板開口處有限元模型，通過對模型的離散化得到在該模型下壁板開口處結構的剛度矩陣；

(2)根據(jù)剛度矩陣、周圍結構傳給開口處的載荷，生成結構廣義位移；結構廣義位移計算公式為，

{F}=[K]·kpoghrc

其中：{F}為載荷形成的載荷陣，[K]為結構的剛度矩陣，jhbbq44為結構廣義位移矩陣；

(3)根據(jù)結構廣義位移矩陣和材料的本構關系計算每個單元的應力分布，計算公式如下：

σ_x=Eε_x

其中：u為廣義位移在該單元的分量；x為廣義位移的方向；ε_x為單元的應變值；σ_x為單元的應力值；E為材料本構關系；

(4)根據(jù)單元的應力分布計算等效長桁的應力分布和等效壁板的剪流分布；

(5)將計算得到的等效長桁的應力和壁板的剪流，與長桁的材料許用值進行比較，如果應力值在材料許用值范圍內(nèi)，該部位滿足強度要求。

有益效果：本發(fā)明在飛機總體有限元模型中建立少量的單元來體現(xiàn)開口處的倒角，然后將開口處的多根長桁合并在一起用一根等效長桁代替，減少了分析中長桁的數(shù)量。本發(fā)明計算精度高，計算量小，適用于飛行結構總體模型中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明壁板開口拐角處有限元模型示意圖。

圖2為本發(fā)明有開口的蒙皮-長桁壁板示意圖。

圖3為本發(fā)明1/4壁板替代結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述。

(1)建立壁板開口處有限元模型，通過對模型的離散化得到在該模型下壁板開口處結構的剛度矩陣