[發明專利]一種縫合式夾芯板有限元參數化建模方法

有效

• 申請號: 201710798861.2
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107577875B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李彥斌;楊軒;費慶國;吳邵慶;陳強
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發明公開了一種縫合式夾芯板有限元參數化建模方法，包括如下步驟：(1)、獲取縫合式夾芯板的幾何特征參數；(2)、獲取縫合式夾芯板的有限元建模特征參數；(3)、采用幾何匹配關系建立縫合式夾芯板有限元模型數據庫；(4)、將上述步驟編成參數化建模腳本程序即完成構建縫合式夾芯板的有限元模型。本發明的建模方法在對縫合式夾芯板進行有限元建模中，采用參數化建模方法，可以快速、方便的得到縫合式夾芯板在不同尺寸、縫合線密度等參數變量下的有限元分析模型，并通過MATLAB與MSC.PCL語言交互編程實現，進而有效縮短建模周期、提升單元質量、提高分析效率和分析精度，能夠實現縫合式復合材料夾芯板的高效、高精度分析。

技術領域

本發明涉及一種復合材料有限元建模，尤其涉及一種縫合式夾芯板有限元參數化建模方法。

背景技術

縫合式夾芯板一般由上下面板、夾芯層以及縫合線組成。面板常采用高性能的纖維編織復合材料，其具有比強度高、比剛度高、密度小、抗疲勞性能好、耐高溫性能好等優點，是縫合式夾芯板的主要承力結構；夾芯層采用輕質泡沫材料，不僅使夾芯板具有良好的隔熱性能，而且使面板遠離中性面，使得夾芯板具有優異的彎曲性能；縫合線采用高強纖維材料，在厚度方向上將面板和芯層縫合在一起，然后通過樹脂固化成型，有效增強了夾芯板的面芯連接，提高了夾芯板結構的Z向力學性能。介于以上諸多的優異性能，縫合式夾芯板被廣泛應用于航空航天領域。

對縫合式夾芯板進行結構優化設計，是提高結構效率，最大程度發揮結構性能的必要過程。但由于不同縫合線密度及縫合角度夾芯板結構形式復雜，目前缺少對縫合式夾芯板結構的高效率參數化有限元建模方法，難以實現對縫合式復合材料夾芯板的優化設計。

因此，亟待解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種在保障縫合式夾芯板建模精度的同時極大提高建模效率的縫合式夾芯板有限元參數化建模方法。

技術方案：為實現以上目的，本發明公開了一種縫合式夾芯板有限元參數化建模方法，包括如下步驟：

(1)、獲取縫合式夾芯板的幾何特征參數；

(2)、獲取縫合式夾芯板的有限元建模特征參數；

(3)、采用幾何匹配關系建立縫合式夾芯板有限元模型數據庫；

(4)、將上述步驟編成參數化建模腳本程序即完成構建縫合式夾芯板的有限元模型。

其中，所述步驟(1)中縫合式夾芯板包括上、下面板和位于中間的夾芯層，該夾芯層與上、下面板之間通過膠層粘合，并用縫合線縫合為一體；所述幾何特征參數包括縫合式夾芯板的長L、寬W、夾芯板各層的厚度h_i、縫合線截面半徑R、縫合線密度M和縫合角度θ；所述縫合線密度M為：

M＝M_hj×M_zj

其中，M_hj為縫合線行距，M_zj為縫合線針距。

優選的，所述步驟(2)中有限元建模特征參數包括：縫合式夾芯板網格尺寸m和夾芯板每層結構的網格層數n_i；

其中縫合式夾芯板網格尺寸m為：

m＝max({x|x＝M_hj/N,N∈N^*}∩{x|x＝M_zj/N,N∈N^*}∩{x|x＝m_θ/N,N∈N^*}∩{x|x≤m_max})