[發(fā)明專利]一種電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510830309.8
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105335575B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董宏達(dá);周麗君;王占一;戴亞光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 周良玉

本發(fā)明涉及飛機結(jié)構(gòu)有限元建模領(lǐng)域，特別涉及一種電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法，以解決電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板采用現(xiàn)有有限元計算方法導(dǎo)致計算結(jié)果準(zhǔn)確度不高的問題。有限元建模方法包括如下步驟：將電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板劃分為層壓板區(qū)域、過渡區(qū)域和天線區(qū)域；分別創(chuàng)建各區(qū)域的空間幾何模型；對創(chuàng)建的空間幾何模型中的幾何平面和實體劃分有限元網(wǎng)格；建立材料屬性；步驟五、建立單元物理特性，完成建模。本發(fā)明的電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法簡單可靠，即節(jié)省了有限元計算分析響應(yīng)時間，同時又準(zhǔn)確模擬天線過渡區(qū)域的傳力特點，提高了數(shù)值仿真計算的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機結(jié)構(gòu)有限元建模領(lǐng)域，特別涉及一種電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法。

背景技術(shù)

電子天線/結(jié)構(gòu)一體化層壓板是將電子天線與復(fù)合材料層壓板蒙皮集成到一起，使蒙皮既具有承受載荷的能力，同時又具備天線的功能。為避免切斷纖維降低復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，一般將微型天線結(jié)構(gòu)內(nèi)埋于復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)內(nèi)部，以降低對復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。

如何對電子天線/結(jié)構(gòu)一體化層壓板進行有限元建模仿真，準(zhǔn)確的模擬其力學(xué)性能尤其是天線區(qū)域的力學(xué)性能以及一體化結(jié)構(gòu)的失效模式，是電子天線/結(jié)構(gòu)一體化層壓板能夠在工程上進行應(yīng)用的前提。傳統(tǒng)的復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)有限元建模方法通常采用二維面單元，利用有限元計算分析軟件中的復(fù)合材料鋪層模塊建立復(fù)合材料層壓板屬性，該方法無法準(zhǔn)確模擬天線過渡區(qū)域的傳力特點，也無法模擬電子天線埋入復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)對其帶來的影響，從而使得計算結(jié)果準(zhǔn)確度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法，以解決電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板采用現(xiàn)有有限元計算方法導(dǎo)致計算結(jié)果準(zhǔn)確度不高的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板的有限元建模方法，包括如下步驟：

步驟一、將電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板劃分為層壓板區(qū)域、過渡區(qū)域和天線區(qū)域；

步驟二、分別創(chuàng)建所述層壓板區(qū)域、所述過渡區(qū)域以及所述天線區(qū)域的空間幾何模型；

步驟三、對創(chuàng)建的所述空間幾何模型中的幾何平面和實體劃分有限元網(wǎng)格；

步驟四、建立材料屬性；

步驟五、建立單元物理特性，完成建模。

優(yōu)選的，在所述步驟二中：

所述層壓板區(qū)域創(chuàng)建單層幾何面；

選取所述電子天線結(jié)構(gòu)一體化層壓板中天線平面尺寸的預(yù)定倍數(shù)建立所述過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域按雙對角線劃分為對稱的四個梯形平面；

所述天線區(qū)域中的填充膠結(jié)構(gòu)選取楔形實體，所述天線選取六面實體，所述天線及填充膠上下層壓板蒙皮建立雙層幾何面。

優(yōu)選的，所述步驟二中的預(yù)定倍數(shù)為2-3倍。

優(yōu)選的，在所述步驟三中，是利用有限元軟件PATRAN劃分有限元網(wǎng)格；其中，

網(wǎng)格密度控制參數(shù)取2.0，對天線自動均勻劃分體網(wǎng)格，單元選取六面體單元Hex；

填充膠實體根據(jù)天線網(wǎng)格自動匹配均勻生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格密度控制參數(shù)取2.0，單元選取五面體單元Wedge；

所述天線及填充膠上下層壓板蒙皮采用四邊形單元Quad，網(wǎng)格自動匹配實體單元；

所述過渡區(qū)域按照比例1.1等比遞增方式劃分網(wǎng)格；

所述層壓板區(qū)域的壓板蒙皮均勻生成有限元網(wǎng)格，網(wǎng)格自動匹配所述過渡區(qū)域?qū)訅喊逋鈬W(wǎng)格。