[发明专利]一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法

说明书

本发明公开了一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法，包括如下步骤：(1)、获取缝合式夹芯板的几何特征参数；(2)、获取缝合式夹芯板的有限元建模特征参数；(3)、采用几何匹配关系建立缝合式夹芯板有限元模型数据库；(4)、将上述步骤编成参数化建模脚本程序即完成构建缝合式夹芯板的有限元模型。本发明的建模方法在对缝合式夹芯板进行有限元建模中，采用参数化建模方法，可以快速、方便的得到缝合式夹芯板在不同尺寸、缝合线密度等参数变量下的有限元分析模型，并通过MATLAB与MSC.PCL语言交互编程实现，进而有效缩短建模周期、提升单元质量、提高分析效率和分析精度，能够实现缝合式复合材料夹芯板的高效、高精度分析。

技术领域

本发明涉及一种复合材料有限元建模，尤其涉及一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法。

背景技术

缝合式夹芯板一般由上下面板、夹芯层以及缝合线组成。面板常采用高性能的纤维编织复合材料，其具有比强度高、比刚度高、密度小、抗疲劳性能好、耐高温性能好等优点，是缝合式夹芯板的主要承力结构；夹芯层采用轻质泡沫材料，不仅使夹芯板具有良好的隔热性能，而且使面板远离中性面，使得夹芯板具有优异的弯曲性能；缝合线采用高强纤维材料，在厚度方向上将面板和芯层缝合在一起，然后通过树脂固化成型，有效增强了夹芯板的面芯连接，提高了夹芯板结构的Z向力学性能。介于以上诸多的优异性能，缝合式夹芯板被广泛应用于航空航天领域。

对缝合式夹芯板进行结构优化设计，是提高结构效率，最大程度发挥结构性能的必要过程。但由于不同缝合线密度及缝合角度夹芯板结构形式复杂，目前缺少对缝合式夹芯板结构的高效率参数化有限元建模方法，难以实现对缝合式复合材料夹芯板的优化设计。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种在保障缝合式夹芯板建模精度的同时极大提高建模效率的缝合式夹芯板有限元参数化建模方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法，包括如下步骤：

(1)、获取缝合式夹芯板的几何特征参数；

(2)、获取缝合式夹芯板的有限元建模特征参数；

(3)、采用几何匹配关系建立缝合式夹芯板有限元模型数据库；

(4)、将上述步骤编成参数化建模脚本程序即完成构建缝合式夹芯板的有限元模型。

其中，所述步骤(1)中缝合式夹芯板包括上、下面板和位于中间的夹芯层，该夹芯层与上、下面板之间通过胶层粘合，并用缝合线缝合为一体；所述几何特征参数包括缝合式夹芯板的长L、宽W、夹芯板各层的厚度h_i、缝合线截面半径R、缝合线密度M和缝合角度θ；所述缝合线密度M为：

M＝M_hj×M_zj

其中，M_hj为缝合线行距，M_zj为缝合线针距。

优选的，所述步骤(2)中有限元建模特征参数包括：缝合式夹芯板网格尺寸m和夹芯板每层结构的网格层数n_i；

其中缝合式夹芯板网格尺寸m为：

m＝max({x|x＝M_hj/N,N∈N^*}∩{x|x＝M_zj/N,N∈N^*}∩{x|x＝m_θ/N,N∈N^*}∩{x|x≤m_max})