[發明專利]一種變厚度復合材料層壓板有限元建模方法

有效

• 申請號: 201710979164.7
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107679334B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 賈利勇;徐方舟;楊衎
• 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: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F113/26
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本發明提供一種變厚度復合材料層壓板有限元建模方法，步驟如下：指定模型中子層壓板數量N_L及總的鋪層數N_P；提取模型的外型面S_O和內型面S_I，根據厚度區域對外型面S_O進行一級分區，并賦予其二維層壓板屬性；將鋪層序列展開以使每一個一級分區對應N_L個二級分區；創建二級分區等效材料及等效屬性；計算每個二級分區對應的子層壓板厚度T_{X_Y}；對外型面S_O劃分面網格；復制外型面S_O上的N_N個原始節點，并將復制的節點投影到內型面S_I上，形成投影節點集合；在原始節點與投影節點之間線性插入節點陣列；采用從一個底面到另一底面的順序逐個二級分區生成實體單元，并賦予對應的截面屬性。本發明解決人工建模重復工作量大、耗時長、人為建模易錯的問題。

技術領域

本發明屬于飛機結構設計及強度分析領域，具體涉及一種變厚度復合材料層壓板有限元建模方法。

背景技術

隨傳統的復合材料層壓板三維實體有限元模型建模方法，是基于完整的CAD數模劃分網格，然后逐層賦予屬性。一旦幾何構型復雜或者鋪層數量較多，尤其是對于厚度有變化的復合材料層壓板，建模工作量極大，過程繁瑣，效率很低。另外，當鋪層數量和鋪層厚度發生變化時，都需要重新建模。人工建模重復工作量大，耗時長，容易引入人為的建模錯誤且不易檢查。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變厚度復合材料層壓板有限元建模方法，結構簡單，易于實施，保證飛機飛行安全。

本發明的目的通過如下技術方案實現：一種變厚度復合材料層壓板有限元建模方法，包括如下步驟：

步驟一：指定CAD層壓板模型中厚度方向子層壓板數量N_L及總的鋪層數N_P，N_L≤N_P；

步驟二：提取CAD層壓板模型的外型面S_O和內型面S_I，根據厚度區域對外型面S_O進行一級分區，一級分區的總數量記錄為N_R1；同時對每一個一級分區按照鋪層數量和鋪層順序賦予二維層壓板屬性；

步驟三：提取步驟二中每個一級分區的二維層壓板屬性，并將整個鋪層序列按照一級分區的數量N_R1和子層壓板數量N_L展開，以使每一個一級分區對應N_L個二級分區；接著創建二級分區等效材料及等效屬性；再計算每個二級分區對應的子層壓板厚度T_{X_Y}；

步驟四：對外型面S_O劃分面網格，記錄所有單元的節點號及排列順序，以及記錄外型面S_O上面網格單元總數N_E及節點總數N_N；

步驟五：復制外型面S_O上面的N_N個原始節點，并將復制的節點投影到內型面S_I上，形成投影節點集合；

步驟六：調用子層壓板的數量N_L以及每個二級分區子層壓板的厚度T_{X_Y}，按照厚度比例在原始節點與投影節點之間線性插入節點陣列；

步驟七：依據步驟四中獲得的單元的節點號及排列順序，結合原始節點、投影節點及節點陣列，采用從一個底面到另一底面的順序逐個二級分區生成實體單元，同時刪除基于外型面S_O的面網格以及二維層壓板屬性；

步驟八：對每一個二級分區賦予對應的三維截面屬性。