一種飛機氣動載荷處理方法及飛機強度計算方法與流程

本發明涉及飛機強度
技術領域：
，特別是涉及一種飛機氣動載荷處理方法及飛機強度計算方法。
背景技術：
：氣動載荷是飛機機身，機翼以及發動機壓氣機葉片等航空器部件所承受的主要載荷。在進行以上部件靜強度分析時，由于其結構較為復雜，通常會采用相應的有限元軟件進行分析計算，例如Nastran，ANSYS，Abaqus等。氣動載荷一般會以節點壓力的形式給出，例如飛機結構表面某點的壓力系數。在利用有限元軟件分析過程中，結構固體網格節點很難與壓力節點一一對應。一般的處理方法是選用一個最嚴苛的壓力施加到結構整個或者局部網格節點。此方法計算較為簡單，得到的結果偏于保守，為了滿足強度要求會付出結構重量上升的代價。因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種飛機氣動載荷處理方法來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。為實現上述目的，本發明提供一種飛機氣動載荷處理方法，用于計算待分析結構在氣動載荷下的強度之前的處理，所述飛機氣動載荷處理方法包括如下步驟：步驟1：構建待分析結構的有限元模型，并獲取單元信息，每個單元信息包括每個單元中的各個節點信息，所述節點信息包括節點編號及節點坐標；步驟2：為有限元模型施加氣動載荷，并獲取氣動載荷信息，根據氣動載荷信息通過插值法將將氣動載荷信息插值至所述節點信息中，從而得到節點載荷信息，所述節點載荷信息包括各個節點以及各個節點所對應的氣動載荷值；步驟3：將所述步驟1中的單元信息中的各個單元的節點編號替換成所述步驟2中的節點載荷信息中的各個節點所對應的氣動載荷值，從而獲得氣動載荷信息，所述氣動載荷信息包括各個單元的氣動載荷值，并將氣動載荷信息帶入所述步驟1中的有限元模型。優選地，所述步驟1具體為：采用有限元軟件構建有限元模型，所述單元信息以文件形式輸出，形成單元信息文件。優選地，所述步驟2具體為：步驟21：在有限元軟件中施加氣動載荷，通過有限元軟件獲取氣動載荷信息，并將其以文件形式導出，形成氣動載荷信息文件，所述氣動載荷信息文件包括各個氣動載荷編號、各個氣動載荷編號所對應的氣動載荷值坐標以及氣動載荷值；步驟22：將氣動載荷信息中的氣動載荷值坐標作為被插值點，將導出的單元節點作為插值點，選用最近鄰插值法，插值得到與所述單元信息文件中的節點編號對應的氣動載荷值，從而形成所述節點載荷信息，并將其以文件形式導出，形成節點載荷信息文件。優選地，所述步驟3中的氣動載荷信息以文件形式輸出，從而形成氣動載荷信息文件，所述氣動載荷信息文件通過命令流文件帶入所述有限元模型。優選地，所述有限元模型采用ANSYS軟件建立。本申請還提供了一種飛機強度計算方法，所述飛機強度計算方法包括如下步驟：步驟1：采用如上所述的飛機氣動載荷處理方法進行處理，從而得到帶有氣動載荷信息的有限元模型；步驟2：設置試驗參數以及邊界條件，計算所述有限元模型強度。本發明中的飛機氣動載荷處理方法本發明提供的氣動載荷處理方法適用性強，對于復雜外形的結構件以及氣動載荷節點稀疏的情況下都可運用，并能取得較好計算結果。避免了利用傳統處理方法處理氣動載荷時過于保守或計算量較大的問題。并且該過程可通過程序化實現，對于網格節點數較多的情況，能夠大大提高運算效率。附圖說明圖1是根據本發明一實施例的飛機氣動載荷處理方法的流程示意圖。圖2是圖1所示的飛機氣動載荷處理方法中的一個單元的示意圖。具體實施方式為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。圖1是根據本發明一實施例的飛機氣動載荷處理方法的流程示意圖。圖2是圖1所示的飛機氣動載荷處理方法中的一個單元的示意圖。如圖1所示的飛機氣動載荷處理方法用于計算待分析結構在氣動載荷下的強度之前的處理，其包括如下步驟：步驟1：構建待分析結構的有限元模型，并獲取單元信息，每個單元信息包括每個單元中的各個節點信息，所述節點信息包括節點編號及節點坐標；步驟2：為有限元模型施加氣動載荷，并獲取氣動載荷信息，根據氣動載荷信息通過插值法將將氣動載荷信息插值至所述節點信息中，從而得到節點載荷信息，所述節點載荷信息包括各個節點以及各個節點所對應的氣動載荷值；步驟3：將所述步驟1中的單元信息中的各個單元的節點編號替換成所述步驟2中的節點載荷信息中的各個節點所對應的氣動載荷值，從而獲得氣動載荷信息，所述氣動載荷信息包括各個單元的氣動載荷值，并將氣動載荷信息帶入所述步驟1中的有限元模型。在本實施例中，步驟1具體為：采用有限元軟件構建有限元模型，所述單元信息以文件形式輸出，形成單元信息文件。在本實施例中，步驟2具體為：步驟21：在有限元軟件中施加氣動載荷，通過有限元軟件獲取氣動載荷信息，并將其以文件形式導出，形成氣動載荷信息文件，所述氣動載荷信息文件包括各個氣動載荷編號、各個氣動載荷編號所對應的氣動載荷值坐標以及氣動載荷值；步驟22：將氣動載荷信息中的氣動載荷值坐標作為被插值點，將導出的單元節點作為插值點，選用最近鄰插值法，插值得到與所述單元信息文件中的節點編號對應的氣動載荷值，從而形成所述節點載荷信息，并將其以文件形式導出，形成節點載荷信息文件。在本實施例中，所述步驟3中的氣動載荷信息以文件形式輸出，從而形成氣動載荷信息文件，所述氣動載荷信息文件通過命令流文件帶入所述有限元模型。在本實施例中，所述有限元模型采用ANSYS軟件建立。本申請還提供了一種飛機強度計算方法，所述飛機強度計算方法包括如下步驟：步驟1：采用如上所述的飛機氣動載荷處理方法進行處理，從而得到帶有氣動載荷信息的有限元模型；步驟2：設置試驗參數以及邊界條件，計算所述有限元模型強度。為了方便理解，下面以舉例的方式對本申請進行進一步闡述，可以理解的是，該舉例并不構成對本申請的任何限制。在該舉例中，均以ANSYS為基礎進行。步驟1：利用有限元處理軟件離散待分析結構，得到結構有限元模型，并獲取單元信息，為了方便解釋，下面以該有限元模型中的一個單元ex為例，如圖2所示(i,j,k,l為單元節點編號)，并導出帶有坐標的節點編號文件。文件格式如表1所示：表1節點對應坐標值節點編號XYZixiyizijxjyjzjkxkykzklxlylzl步驟2：為有限元模型施加氣動載荷，并獲取氣動載荷信息，根據氣動載荷信息通過插值法將將氣動載荷信息插值至所述節點信息中，從而得到節點載荷信息，節點載荷信息包括各個節點以及各個節點所對應的氣動載荷值，具體地，氣動載荷坐標點坐標及載荷值如表2所示。將氣動載荷坐標點作為被插值點，將導出的單元節點作為插值點。在MATLAB中編寫M文件，調用TriScatteredInterp函數，選用最近鄰插值法，插值得到與單元節點對應的氣動載荷值。插值原理如圖2所示，即尋找與單元節點最近的氣動載荷坐標點，并將此坐標點壓力值作為該節點的壓力值。插值完成后單元節點對應的載荷值如表3所示表2氣動載荷坐標點及載荷值表3單元節點對應的載荷值并利用ANSYS中listelements功能導出單元對應的節點載荷信息文件件。如表4所示表4單元對應的節點編號步驟3：將步驟1中的單元信息中的各個單元的節點編號替換成步驟2中的節點載荷信息中的各個節點所對應的氣動載荷值，從而獲得氣動載荷信息，并以文件形式輸出，從而形成氣動載荷信息文件。如表5所示。表5單元對應的節點氣動載荷為該氣動載荷信息文件加入命令流，在本實施例中，由于采用ANSYS軟件進行，因此，相應地采用的命令流為：在氣動載荷信息文件相應的列增加“SFE”，“PRES”和“,”。輸出ANSYS可讀入的施加單元壓強的命令流文件：SFE,ex,,PRES,,Pr,Pm,Pn,Pr。將加有命令流的文件帶入有限元模型即可。在本發明所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的相關裝置和方法，可以通過其他的方式實現。例如，以上所描述的裝置僅僅是示意性的，例如，所述模塊和單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信臨街，可以是電性、機械或其他的形式。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。另外，在本發明的實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中，基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使計算機處理器執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括U盤、移動硬盤、只讀存儲器、隨機存取存儲器、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。當前第1頁1 2 3