[發明專利]一種機身壁板開孔位置應力的確定方法

在審

• 申請號: 202110855374.1
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN115688501A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 李寶珠;毛青松;劉海濤;何彧
• 申請（專利權）人: 中航西飛民用飛機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種機身壁板開孔位置應力的確定方法，機身壁板含有蒙皮、長桁和框，在機身壁板上開設有通孔，已知飛機的設計數模和設計載荷，在飛機的總體有限元模型上施加飛機的設計載荷，獲取機身壁板開孔所在區域殼單元的最大主應力，并將最大主應力分解為航向應力和環向應力；在飛機的設計數模上定義機身壁板的分析區域，該分析區域包含機身壁板開孔所在區域的殼單元；建立機身壁板分析區域的細節有限元模型，分別將航向應力和環向應力施加到分析區域的細節有限元模型上，獲得機身壁板開孔位置的應力云圖，確定機身壁板開孔位置的單元應力最大值所在部位及其應力值。

技術領域

本發明屬于飛機強度分析相關技術，具體涉及一種機身壁板開孔位置應力的確定方法。

背景技術

在飛機設計過程中，為滿足各類系統功能要求，需要在機身壁板上設計許多系統開孔，例如：氣源管路通過孔、電纜通過孔、液壓管路通過孔等。

由于系統開孔引起機身壁板結構局部不連續(幾何突變)，導致孔邊應力集中現象；飛機設計中為減低系統開孔局部應力水平，通常采用加強板對系統開孔部位進行加強，通過緊固件將其與機身壁板結構進行連接。

為確保飛機使用安全，需要對機身壁板系統開孔區的強度進行評估。為此，需要獲取機身壁板開孔位置的應力分布。

現有技術中，對機身壁板開孔位置的應力分析方法為：建立開孔區細節有限元模型，將其嵌入總體有限元模型進行分析，獲取飛機開口邊緣細節應力。

現有技術中機身壁板開孔位置的應力分析方法存在如下問題：在將細節有限元模型嵌入總體有限元模型時，需要協調細節有限元模型與總體有限元模型的過渡連接(即：需要采用過渡單元，將總體有限元模型與細節有限元模型進行連接，以模擬真實傳載)，該工作需要耗費大量時間精力，且對設計人員個人經驗要求較高，不便于規范分析流程，不能較好滿足飛機型號研制中多輪次結構優化設計的周期要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種快速確定機身壁板系統開孔位置應力分布的方法，以滿足飛機研制時該類結構多輪次優化設計需求。

本發明的技術方案如下：

一種機身壁板開孔位置應力的確定方法，機身壁板含有蒙皮、長桁和框，在機身壁板上開設有通孔，已知飛機的設計數模和設計載荷，其特征在于包含以下內容：1)根據飛機的設計數模建立飛機的總體有限元模型，在有限元模型上定義機身壁板的長桁和框包圍區域為一個殼單元；2)在飛機的總體有限元模型上施加飛機的設計載荷，獲取機身壁板開孔所在區域殼單元的最大主應力，并將最大主應力分解為航向應力和環向應力；3)在飛機的設計數模上定義機身壁板的分析區域，該分析區域包含機身壁板開孔所在區域的殼單元；4)建立機身壁板分析區域的細節有限元模型，該細節有限元模型體現壁板開孔所在區域全部緊固件連接特征；5)分別將航向應力和環向應力施加到分析區域的細節有限元模型上，獲得機身壁板開孔位置的應力云圖；6)根據機身壁板開孔位置的應力云圖，確定機身壁板開孔位置的單元應力最大值所在部位及其應力值。

本申請的有益效果在于：提出快速確定機身壁板系統開孔位置應力的方法，該方法無須將總體有限元模型與開孔區域細節有限元模型進行物理連接，即不需考慮兩者網格之間的過渡銜接，在保證分析精度的同時，提高了分析效率，能較好滿足飛機研制時該類結構多輪次結構優化設計需求。

以下結合實施例附圖對本申請做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為機身壁板開孔位置設計數模示意圖。

圖2為機身壁板開孔位置總體有限元模型示意圖。

圖3為機身壁板開孔位置分析區域殼單元應力示意圖。

圖4為機身壁板開孔位置細節有限元模型應力云圖示意圖。

圖5為機身壁板開孔位置細節應力示意圖。