[發(fā)明專利]用于飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)性能預(yù)測(cè)的狀態(tài)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410150670.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN103942381B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫璐妍;余音;汪海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

1.一種用于預(yù)測(cè)飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)性能的狀態(tài)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)方法，其特征在于，首先將鋁合金結(jié)構(gòu)離散成一系列空間域內(nèi)的物質(zhì)點(diǎn)；其次根據(jù)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)線性化理論推導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)剛度矩陣，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)Kilic針對(duì)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)鍵理論提出動(dòng)力松弛法，求解計(jì)算所需參量；然后將鋁合金結(jié)構(gòu)總的位移載荷分為若干增量步，對(duì)每個(gè)增量步采用改進(jìn)的動(dòng)力松弛法迭代計(jì)算；結(jié)合相對(duì)和絕對(duì)準(zhǔn)則改進(jìn)不平衡力準(zhǔn)則，選用該準(zhǔn)則判定系統(tǒng)的平衡與否，若平衡則進(jìn)入下一增量步，直至加載加速，否則進(jìn)入下一輪迭代，最終得到鋁合金結(jié)構(gòu)的性能數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、將物體離散成均勻的正方體晶格，節(jié)點(diǎn)即積分計(jì)算點(diǎn)置于正方體晶格的中心；

步驟二、物質(zhì)點(diǎn)x附近有N_x個(gè)節(jié)點(diǎn)q_i(1≤i≤N_x)，滿足|q_i-x|<2δ，根據(jù)PD狀態(tài)線性化理論，導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)x的增量平衡方程為：

C(x,x)C(x,q1)...C(x,qNx)u(x)u(q1)...u(qNx)+b(x)=0,]]>其中：物質(zhì)點(diǎn)x的節(jié)點(diǎn)剛度矩陣為記n為任意單位矢量，C(x,q_i)n表示保持除q_i外的其他物質(zhì)點(diǎn)不動(dòng)，將物質(zhì)點(diǎn)q_i移動(dòng)位移矢量n對(duì)物質(zhì)點(diǎn)x產(chǎn)生的內(nèi)力密度；

步驟三、根據(jù)步驟二中得到的C(x,x)計(jì)算虛擬密度矩陣虛擬密度矩陣為對(duì)角陣，其對(duì)角元素為：其中：上標(biāo)0表示在結(jié)構(gòu)的初始構(gòu)型中求解該參量；

步驟四、將結(jié)構(gòu)總的位移載荷分為若干增量步，對(duì)每個(gè)增量步采用改進(jìn)的動(dòng)力松弛法迭代計(jì)算；

步驟五、增量步開始時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間位置，插值得到初始位移場(chǎng)，具體為：在第n個(gè)增量步初，在結(jié)構(gòu)位移約束處，取j方向位移固定的約束節(jié)點(diǎn)x_b1和j方向位移已知的加載節(jié)點(diǎn)x_b2，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的空間位置進(jìn)行插值，得到j(luò)方向位移自由的節(jié)點(diǎn)x在此增量步初該方向的初始位移增量：Δujn,0(x)=Δun(xb2)j(xb2-xb1)j(x-xb1)j;]]>

步驟六、結(jié)合相對(duì)和絕對(duì)準(zhǔn)則改進(jìn)不平衡力準(zhǔn)則，選用該準(zhǔn)則判定系統(tǒng)的平衡與否，若平衡則進(jìn)入下一增量步，直至加載結(jié)束，否則進(jìn)入下一輪迭代，具體為：改進(jìn)后的不平衡力準(zhǔn)則為：maxj|Li,jn,kLi,jn,0|≤tolr,jk<nbmaxj|Li,jn,kLi,jn,0|≤tolr,jormaxj|Li,jn,k|≤tola,jk≥nb,]]>其中：表示在第n個(gè)增量步初節(jié)點(diǎn)x_i的節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)自由度上的不平衡內(nèi)力，表示第n個(gè)增量步在第k次迭代后編號(hào)為i的節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)自由度上的不平衡內(nèi)力，n_b表示平衡準(zhǔn)則轉(zhuǎn)換的臨界次數(shù)，tol_r,j表示節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)自由度上的相對(duì)平衡容差，tol_a,j表示節(jié)點(diǎn)在第j個(gè)自由度上的絕對(duì)平衡容差；

步驟七、根據(jù)步驟六中迭代平衡后的系統(tǒng)狀態(tài)，輸出節(jié)點(diǎn)變量在某增量步的場(chǎng)量云圖及節(jié)點(diǎn)變量隨加載變化的歷史曲線。