[發明專利]一種確定飛機蒙皮單元應力載荷的方法與裝置

有效

• 申請號: 201711464013.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108038335B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 牟全臣;姚立民;白紹鵬;田大將
• 申請（專利權）人: 上海數設科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明實施例提供了一種確定飛機蒙皮單元應力載荷的方法與裝置，所述方法包括：依據有限元模型中節點、桿單元以及板單元間的關聯關系，確定蒙皮單元對應的各有限元四角板單元；為蒙皮單元對應的各有限元四角板單元和蒙皮單元，分別構建坐標系；構建蒙皮單元的第一轉換矩陣；針對每個有限元四角板單元，構建有限元四角板單元的第二轉換矩陣；依據第一轉換矩陣、第二轉換矩陣、有限元四角板單元的應力載荷，計算有限元四角板單元的應力載荷轉換到蒙皮單元坐標系下的應力轉換載荷；依據各有限元四角板單元對應的應力轉換載荷和面積，確定蒙皮單元的應力載荷。通過本發明實施例提供的方法，能夠提升蒙皮單元應力載荷的計算效率以及計算結果的準確性。

技術領域

本發明涉及飛機結構穩定性強度分析技術領域，特別是涉及一種確定飛機蒙皮單元應力載荷的方法與裝置。

背景技術

在飛機設計中，飛機結構穩定強度分析工作是必不可少且工作量很大的一項內容，整個強度分析工作通常遵循下列流程：有限元網格劃分-Nastran(有限元)分析-強度模型建立-強度分析-計算報告。而在上述流程中，有限元網格是強度模型計算的基礎，每個有限元網格對應一個蒙皮單元，有限元網格是蒙皮單元包含的有限元四角板單元的網格示意圖。故在進行飛機結構強度分析時，確定飛機包含的各蒙皮單元的應力載荷是關鍵。

現有的計算蒙皮單元的應力載荷的方式為：首先，人為指定幾個有限元四角板單元屬于某一蒙皮單元；然后分別計算各蒙皮單元的應力載荷。具體地，計算單個蒙皮單元的應力載荷的方式如下：

如圖1所示每個有限元四角板單元所受應力為σ_x(X方向的正應力)，σ_y(Y方向的正應力)，τ_xy(剪切應力)。指定n塊有限元四角板單元屬于一塊蒙皮結構即屬于一個蒙皮單元，則蒙皮單元所受的應力載荷為：

現有的蒙皮單元應力載荷確定方案存在如下缺陷：

一方面，需要人為指定蒙皮單元所包含的有限元四角板單元，需要消耗大量的人力資源且耗時長。

另一方面，各有限元四角板單元的應力是在各自單元坐標系下給出的，有限元四角板單元的坐標系如圖2所示，n個有限元四角板單元的坐標系x軸和y軸方向不一定完全相同，簡單的將各有限元四角板單元的應力載荷相加平均所的應力載荷準確性差。

可見，現有的確定飛機蒙皮單元應力載荷的方案不僅需要消耗大量的人力資源、耗時長且計算結果準確性差。

發明內容

鑒于上述現有的確定飛機蒙皮單元應力載荷方案需要耗費大量人力資源、耗時長、且準確性差的問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的確定飛機蒙皮單元應力載荷的方法與裝置。

依據本發明的一個方面，提供了一種確定飛機蒙皮單元應力載荷的方法，包括：

依據有限元模型中節點、桿單元以及板單元間的關聯關系，確定蒙皮單元對應的各有限元四角板單元；為所述蒙皮單元對應的各有限元四角板單元和所述蒙皮單元，分別構建坐標系；確定所述蒙皮單元坐標系的方向向量，依據所述方向向量構建所述蒙皮單元的第一轉換矩陣；針對每個有限元四角板單元，確定所述有限元四角板單元坐標系的方向向量，依據所述方向向量構建所述有限元四角板單元的第二轉換矩陣；依據所述第一轉換矩陣、所述第二轉換矩陣、所述有限元四角板單元的應力載荷，計算所述有限元四角板單元的應力載荷轉換到所述蒙皮單元坐標系下的應力轉換載荷；依據各有限元四角板單元對應的應力轉換載荷和面積，確定所述蒙皮單元的應力載荷。