[發明專利]一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法

有效

• 申請號: 201611161877.4
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106709174B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 李苗;陳軍;李軍貴;鄭潔
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 王世磊

本發明屬于飛機強度計算領域，涉及一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法。所述的方法包括如下步驟：步驟一，在基本坐標系下建立中立位置的活動面有限元模型；步驟二，在中立位置的活動面有限元模型中建立基準偏轉坐標系，坐標系原點為某一懸掛支座的耳片孔心，X軸垂直于活動面前梁平面，前緣方向為正，Z軸為活動面轉軸，翼尖方向為正，Y軸由右手法則確定；步驟三，將中立位置活動面有限元模型所有節點的坐標定義在基準偏轉坐標系下；步驟四，將基準偏轉坐標系繞其Z軸偏轉要求的角度生成偏轉坐標系，實現了飛機活動面的偏轉。提供了一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法。

技術領域

本發明屬于飛機強度計算領域，涉及一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法。

背景技術

飛機強度分析中，針對活動面具有多偏度受載的問題，傳統的解決辦法是只建立活動面的中立位置有限元模型，對于帶偏角的載荷情況采用作動器相對活動面偏轉的方法來模擬因活動面偏轉帶來的操縱力臂的變化。對于舵面的單獨求解該方法可行，但是需要將活動面與盒段連接求解來模擬更真實的支持剛度時，該方法無法實現多載荷工況下活動面不同偏轉角度的受載狀態。

發明內容

本發明的目的：提供一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法。

本發明的技術方案：一種基于有限元模型的飛機活動面偏轉方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟：

步驟一，在基本坐標系下建立中立位置的活動面有限元模型；

步驟二，在中立位置的活動面有限元模型中建立基準偏轉坐標系，坐標系原點為某一懸掛支座的耳片孔心，X軸垂直于活動面前梁平面，前緣方向為正，Z軸為活動面轉軸，翼尖方向為正，Y軸由右手法則確定；

步驟三，將中立位置活動面有限元模型所有節點的坐標定義在基準偏轉坐標系下；

步驟四，將基準偏轉坐標系繞其Z軸偏轉要求的角度生成偏轉坐標系，實現了飛機活動面的偏轉。

優選地，基準偏轉坐標系繞其Z軸偏轉的角度對應于飛機的載荷情況。

優選地，采用PATRAN軟件的PCL語言實現飛機活動面的偏轉。

優選地，在基于PATRAN軟件實現飛機活動面的偏轉系統內預置有每種飛機載荷情況下活動面對應的偏轉角度。

優選地，對于多種載荷情況，各載荷情況偏轉坐標系輸出到不同的偏轉坐標系文件，文件名稱采用載荷情況號。

本發明的有益效果：針對活動面具有多偏度受載的問題，傳統的解決辦法是只建立活動面的中立位置有限元模型，對于帶偏角的載荷情況采用作動器相對活動面偏轉的方法來模擬因活動面偏轉帶來的操縱力臂的變化。對于舵面的單獨求解該方法可行，但是需要將活動面與盒段連接求解來模擬更真實的支持剛度時，該方法無法實現多載荷工況下活動面不同偏轉角度的受載狀態。本專利建立了以活動面轉軸為坐標軸的基準偏轉坐標系，活動面的坐標都是在基準偏轉坐標系下給出，活動面需要偏轉角度時將基準偏轉坐標系繞轉軸轉動相應角度來得到偏轉角度下的坐標系，便實現了整個活動面的偏轉，符合實際結構受力狀態，使得活動面的有限元分析結果更準確。同時采用PATRAN軟件的PCL語言，編寫了活動面結構參數化建模程序，實現了活動面結構建模的參數化和自動化以及模型偏轉的批處理，實現了活動面與盒段連接求解時所有偏角工況下的模型快速偏轉。

附圖說明

圖1升降舵有限元模型示意圖；

圖2升降舵基準偏轉坐標系定義示意圖；

圖3升降舵參數化建模程序流程圖；

圖4基準偏轉坐標系下定義的節點坐標格式示意圖；

圖5升降舵基準偏轉坐標系偏轉前后對比示意圖；