[發(fā)明專(zhuān)利]一種直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體慣性載荷的分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110427246.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113086243B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳松楠;查丁平;陳國(guó)軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B64F5/60
• 分類(lèi)號(hào): B64F5/60
• 代理公司: 中國(guó)航空專(zhuān)利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發(fā)明屬于直升機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體慣性載荷的分配方法。包括以下步驟：基于直升機(jī)的全機(jī)有限元模型環(huán)境，在機(jī)體坐標(biāo)系下定位單個(gè)質(zhì)量體的重心位置坐標(biāo)，以此為參考點(diǎn)，將重心處的慣性載荷按力系靜力等效原則分配到與質(zhì)量體連接的機(jī)體結(jié)構(gòu)上，通過(guò)建立合理的傳載路徑，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量體慣性載荷的有效傳遞，此方法能夠精確地定位單個(gè)質(zhì)量體的重心在直升機(jī)全機(jī)坐標(biāo)系下的位置，更準(zhǔn)確地將重心處的慣性載荷分配到機(jī)身主傳力結(jié)構(gòu)上，建立合理的載荷傳遞路徑，以此提高機(jī)體結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的精度，實(shí)現(xiàn)更合理的結(jié)構(gòu)尺寸定義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直升機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體慣性載荷的分配方法。

背景技術(shù)

隨著對(duì)直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體精確化程度要求的提高，在進(jìn)行直升機(jī)全機(jī)載荷計(jì)算時(shí)，首先需要計(jì)算構(gòu)成直升機(jī)系統(tǒng)的各質(zhì)量體的慣性載荷，并將其分配到機(jī)身傳力結(jié)構(gòu)上，以往的做法是將質(zhì)量體的慣性載荷按靜力等效的原則分配在框外緣的節(jié)點(diǎn)上，便于進(jìn)行全機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算。但將慣性載荷分配到框外緣后，這樣得到的結(jié)構(gòu)應(yīng)力不足以對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的真實(shí)受載狀態(tài)。

本發(fā)明避免了慣性載荷分載方式的過(guò)度簡(jiǎn)化，將各質(zhì)量體的慣性載荷較合理地分配到與其連接的結(jié)構(gòu)上，可提高機(jī)身結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體慣性載荷的分配方法，以提供更準(zhǔn)確的機(jī)身結(jié)構(gòu)載荷分布，從而提高全機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種直升機(jī)全機(jī)質(zhì)量體慣性載荷的分配方法，包括以下步驟：

S1.建立全機(jī)有限元模型，創(chuàng)建質(zhì)量體參考點(diǎn)1；

S2.慣性載荷計(jì)算；依據(jù)全機(jī)外部載荷文件、全機(jī)質(zhì)量體文件、全機(jī)質(zhì)量體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，計(jì)算出各質(zhì)量體參考點(diǎn)1的重心處的慣性載荷；

S3.創(chuàng)建結(jié)點(diǎn)組；將步驟S1中創(chuàng)建的質(zhì)量體參考點(diǎn)1，分別與用于傳載的機(jī)身有限元模型結(jié)點(diǎn)2創(chuàng)建結(jié)點(diǎn)組；用于傳載的機(jī)身有限元模型包括前框3，后框4，側(cè)平臺(tái)5，縱梁6；所述結(jié)點(diǎn)2是指有限元模型網(wǎng)格單元的結(jié)點(diǎn)；所述結(jié)點(diǎn)組是指參與傳遞質(zhì)量體參考點(diǎn)1慣性載荷的質(zhì)量體參考點(diǎn)1與結(jié)點(diǎn)2的組合；

S4.慣性載荷分載；基于力系靜力等效原理，通過(guò)PATRAN中的PCL命令，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量體參考點(diǎn)1的慣性載荷在所述步驟S3創(chuàng)建結(jié)點(diǎn)組中的有限元模型結(jié)點(diǎn)2的分配。

在一個(gè)可能的實(shí)施例中，在所述步驟S1中，在機(jī)體坐標(biāo)系下，利用PATRAN中的PCL命令，將各質(zhì)量體參考點(diǎn)1的重心坐標(biāo)批量導(dǎo)入直升機(jī)的全機(jī)有限元模型環(huán)境中，創(chuàng)建各質(zhì)量體參考點(diǎn)1。

在一個(gè)可能的實(shí)施例中，在所述步驟S2中，具體包括如下步驟：

S201：根據(jù)全機(jī)質(zhì)量體文件計(jì)算全機(jī)總質(zhì)量，全機(jī)總質(zhì)量M根據(jù)以下式一計(jì)算：

式一中的M_i指第i個(gè)質(zhì)量體參考點(diǎn)(1)的質(zhì)量，共有n個(gè)質(zhì)量體參考點(diǎn)1；

S202：再由全機(jī)總質(zhì)量計(jì)算全機(jī)重心，全機(jī)重心(x_c,y_c,z_c)根據(jù)以下式二計(jì)算：

式二中的(x_i,y_i,z_i)指第i個(gè)質(zhì)量體參考點(diǎn)1的重心；

S203：然后依據(jù)全機(jī)外部載荷文件，將全機(jī)外部載荷集中到全機(jī)重心處，外部載荷包括飛行載荷和/或著陸載荷，通過(guò)以下公式式三-式八分別計(jì)算得到全機(jī)重心處的力與力矩在機(jī)體坐標(biāo)系下各方向分力與分力矩：