[發明專利]一種用于風洞試驗機翼模型有限元剛度修正方法及裝置

在審

• 申請號: 202011198079.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112214843A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 賴國俊;王介龍;林大楷
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F111/04;G06F111/10;G06F113/28;G06F119/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種用于風洞試驗機翼模型有限元剛度修正方法，其特征在于，包括：

根據預確定靜載荷，對風洞試驗機翼模型進行靜加載試驗，測量機翼模型的變形量；

根據所述機翼模型的結構，建立機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型；

根據靜加載試驗的約束條件和所述機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型，建立模擬靜加載試驗的有限元模型，進行模擬靜加載試驗的仿真計算,得到機翼模型在預確定靜載荷下的變形量；

根據所述機翼模型在預確定靜載荷下的變形量，修正機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型的剛度矩陣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述機翼模型的結構，建立所述機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型，包括：

根據來流方向的翼型確定沿機翼展向不同站位的形心位置，得到機翼模型的彈性軸線；

垂直于所述彈性軸線切割機翼，獲取沿機翼展向設定數量的機翼截面，展向站位位置由截面形狀的復雜程度確定；

針對每個機翼截面進行有限元離散處理，采用可變節點數的二維有限元單元得到各所述機翼截面的二維有限元模型；

沿機翼彈性軸線，將模型機翼進行有限元離散處理，采用新型幾何非線性有限元雜交梁單元建模，雜交梁單元由機翼截面的二維有限元模型和機翼展向的三維非線性梁單元組成；

根據各所述二維有限元單元確定雜交梁單元建模所需的剛度矩陣和各所述機翼截面中相鄰兩個截面之間的三維非線性梁單元確定機翼模型的非線性變形；

根據各所述包含二維有限元單元和三維非線性梁單元的雜交梁單元確定機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據各所述二維有限元單元確定雜交梁單元建模所需的剛度矩陣，包括：

根據截面形狀復雜程度，選擇二維有限元單元的節點數，確定二維有限元單元的精度，離散機翼截面確定節點截面內的相對坐標，給定材料屬性，確定對應的各機翼截面的有限元數據；

根據通過變分漸近算法所開發的有限元計算程序預測各個機翼截面的滿秩剛度矩陣，將所述滿秩剛度矩陣作為雜交梁單元建模所需的剛度矩陣；

通過預設算法對各個機翼截面的剛度矩陣進行處理，得到機翼模型的待修正剛度曲線。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述機翼模型在預確定靜載荷下的變形量，修正機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型的剛度矩陣，包括：

根據所述機翼模型的測量變形量與所述模擬靜加載試驗的機翼模型變形量之間的差值，修正所述機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型的剛度矩陣。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據所述機翼模型的測量變形量與所述模擬靜加載試驗的機翼模型變形量之間的差值，修正所述機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型的剛度矩陣，包括：

若所述機翼模型的測量變形量與模擬靜加載試驗的機翼模型變形量之間的差值大于預設閾值，根據所述測量變形量與模擬靜加載試驗的機翼模型變形量的比值確定剛度修正的比例因子；

將所述比例因子乘以原來計算的剛度矩陣得到新的剛度矩陣，重新進行模擬靜加載試驗的數值仿真計算，直到所述機翼模型的測量變形量與模擬靜加載試驗的機翼模型變形量之間的差值小于預設閾值，停止迭代計算，完成風洞試驗機翼模型剛度修正。

6.一種用于風洞試驗機翼模型有限元剛度修正裝置，其特征在于，包括：

測量模塊，用于根據預確定靜載荷，對風洞試驗機翼模型進行靜加載試驗，測量機翼模型的變形量；

模型建立模塊，用于根據所述機翼模型的結構，建立機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型；

變形量確定模塊，用于根據靜加載試驗的約束條件和所述機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型，建立模擬靜加載試驗的有限元模型，進行模擬靜加載試驗的仿真計算,得到機翼模型在預確定靜載荷下的變形量；

修正模塊，用于根據所述機翼模型在預確定靜載荷下的變形量，修正機翼模型的幾何非線性有限元雜交梁模型的剛度矩陣。