适用于静动气动弹性分析的建模方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于静动气动弹性分析的建模方法，包括：建立飞行器的三维有限元刚度模型；对飞行器进行几何建模以获取飞行器质量结构模型，输出各个飞行器质量结构模型段的质量质心数据；将多个飞行器质量结构模型段的质量质心数据与飞行器三维有限元刚度模型的承力单元节点相匹配，将飞行器质量结构模型与三维有限元刚度模型进行组合连接以获取飞行器气动弹性有限元模型；计算获取飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据，将飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心相比对。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中气动弹性有限元模型后续进行模型修正时刚度和质量相互耦合导致仿真模型精度低的技术问题。精度低的技术问题。精度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于静动气动弹性分析的建模方法


[0001]本专利技术涉及飞行器气动弹性
，尤其涉及一种适用于静动气动弹性分析的建模方法。

技术介绍

[0002]气动弹性有限元模型建模是气动弹性分析中耗时较多的工作之一，也是气动弹性预测精度的重要基础。在气动弹性分析过程中，气动弹性模型需要能够表征真实结构的刚度特性、质量特性、连接特性以及外形特征。针对气动弹性分析的问题不同，对气动弹性有限元模型的要求不一致，如静气动弹性模型要保证模型刚度和实物刚度一致，动气动弹性分析要求保证模型刚度和实物质量保持一致；气动弹性有限元模型的可靠性需要依据地面试验进行校核，气动弹性模型修正时希望模型的不同类型的特性相互解耦，即修正模型刚度特性时不对模型质量特性造成影响。
[0003]另外，气动弹性有限元建模过程会对结构进行部分简化，但简化后有时候，结构质量会造成一定的偏差，如，厚度长渐变结构刚度建模时结构厚度按照厚度平均赋值，基本可以满足结构刚度特性，但结构质量模拟会存在差异。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种适用于静动气动弹性分析的建模方法，能够解决现有技术中气动弹性有限元模型后续进行模型修正时刚度和质量相互耦合导致仿真模型精度低的技术问题。
[0005]本专利技术提供了一种适用于静动气动弹性分析的建模方法，适用于静动气动弹性分析的建模方法包括：步骤一，根据全飞行器的结构模型建立飞行器的三维有限元刚度模型，在三维有限元模型中对飞行器的各个部件设置除密度以外的材料属性；步骤二，对飞行器进行几何建模以获取飞行器质量结构模型，将飞行器质量结构模型划分为多段，对各个飞行器质量结构模型段设置密度属性，输出各个飞行器质量结构模型段的质量质心数据；步骤三，将多个飞行器质量结构模型段的质量质心数据与飞行器三维有限元刚度模型的承力单元节点相匹配，将飞行器质量结构模型与三维有限元刚度模型进行组合连接以获取飞行器气动弹性有限元模型；步骤四，计算获取飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据，将飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心相比对，当飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心保持一致时，完成飞行器静动气动弹性分析模型的构建；当飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心不一致时，重复步骤三和步骤四，直至飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心保持一致，完成飞行器静动气动弹性分析模型的构建。
[0006]进一步地，将多个飞行器质量结构模型段的质量质心数据与飞行器三维有限元刚度模型的承力单元节点相匹配具体包括：将飞行器三维有限元刚度模型的各个节点编号进行整理分类，选出所有的承力单元节点；针对任一飞行器质量结构模型段的质量质心数据，
从所有的承力单元节点中选出位于任一飞行器质量结构模型段的质心坐标设定距离阈值范围内的所有承力单元节点；分别计算各个承力单元节点与任一飞行器质量结构模型段的质心坐标之间的距离，将任一飞行器质量结构模型段的质心坐标与距离最小的承力单元节点相匹配。
[0007]进一步地，在步骤一中，除密度以外的材料属性包括弹性模量、热膨胀系数和泊松比。
[0008]进一步地，在步骤二中，将飞行器的质量结构模型划分为多段具体包括：对飞行器的质量结构模型进行初步划分以获取多个初始结构段；分别计算各个初始结构段的结构质量，将各个初始结构段的结构质量与设定的结构质量阈值范围相比对，若任一初始结构段的结构质量大于设定的结构质量阈值范围，对任一初始结构段进行再次划分以获取多个二次结构段，重复上述质量对比及划分过程，直至划分后的多个质量结构模型段的结构质量均处于设定的结构质量阈值范围内。
[0009]进一步地，在步骤一中，利用Hypermesh建立飞行器的三维有限元刚度模型。
[0010]进一步地，在步骤二中，利用几何建模软件建立飞行器的质量结构模型。
[0011]进一步地，几何建模软件包括UG或SolidWorks。
[0012]进一步地，适用于静动气动弹性分析的建模方法利用TCL/TK语言将飞行器质量结构模型与三维有限元刚度模型进行组合连接。
[0013]应用本专利技术的技术方案，提供了一种适用于静动气动弹性分析的建模方法，该建模方法通过分别构建飞行器的三维有限元刚度模型以及质量结构模型，并将飞行器的质量结构模型与三维有限元刚度模型进行组合连接以获取飞行器气动弹性有限元模型，此种方式能够实现结构质量模型和结构刚度解耦，一方面，保证了质量模型和刚度模型各自建模精度，避免结构刚度和结构质量耦合，造成模型修正时顾此失彼；另一方面，使气动弹性有限元模型既满足静气动弹性分析对模型刚度的需求，又满足动气弹性分析对质量特性的要求，该方法与现有技术相比，解决了气动弹性有限元模型后续进行模型修正时刚度和质量相互耦合的问题，实现了气动弹性模型仿真精度和效率的提高。
附图说明
[0014]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的适用于静动气动弹性分析的建模方法的流程示意图。
具体实施方式
[0016]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用
的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0018]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于静动气动弹性分析的建模方法，其特征在于，所述适用于静动气动弹性分析的建模方法包括：步骤一，根据全飞行器的结构模型建立飞行器的三维有限元刚度模型，在所述三维有限元模型中对所述飞行器的各个部件设置除密度以外的材料属性；步骤二，对飞行器进行几何建模以获取飞行器质量结构模型，将所述飞行器质量结构模型划分为多段，对各个飞行器质量结构模型段设置密度属性，输出各个飞行器质量结构模型段的质量质心数据；步骤三，将多个所述飞行器质量结构模型段的质量质心数据与所述飞行器三维有限元刚度模型的承力单元节点相匹配，将所述飞行器质量结构模型与所述三维有限元刚度模型进行组合连接以获取飞行器气动弹性有限元模型；步骤四，计算获取所述飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据，将所述飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心相比对，当所述飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心保持一致时，完成飞行器静动气动弹性分析模型的构建；当所述飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心不一致时，重复所述步骤三和所述步骤四，直至所述飞行器气动弹性有限元模型的质量质心数据与实际飞行器的质量质心保持一致，完成飞行器静动气动弹性分析模型的构建。2.根据权利要求1所述的适用于静动气动弹性分析的建模方法，其特征在于，将多个所述飞行器质量结构模型段的质量质心数据与所述飞行器三维有限元刚度模型的承力单元节点相匹配具体包括：将所述飞行器三维有限元刚度模型的各个节点编号进行整理分类，选出所有的承力单元节点；针对任一所述飞行器质量结构模型段的质量质心数据，从所有的承力单元节点中选出位于任一所述飞行器质量结构模型段的质心坐标设...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海涛，苑凯华，付志超，刘凯，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：