[发明专利]一种基于结构降阶模型的几何非线性静气动弹性全机配平方法

权利要求书

1.一种基于结构降阶模型与几何非线性静气动弹性分析的几何非线性气动弹性全机配平方法，其特征在于包括：

A)初始化，包括建立对象的有限元模型，该有限元模型包括多个节点、多个梁单元、多个集中质量单元，其中至少一部分节点上加载随动力，该对象的根部六自由度固支，

B)确定对象的前N个结构模态，其中每个模态由其固有频率和模态刚度表征，

C)确定降阶模型建模所需的测试载荷及测试变形，包括：

选取前若干阶模态作为结构分析模态

选定测试载荷为在由一阶弯曲模态和一阶扭转模态组合的出的变形下产生的随动气动载荷：

w＝∑a₁{φ₁}+∑a₂{φ₆} (5)

其中，模态加权系数a₁及a₂取值使组合变形在合理范围内

选定生成气动力的载荷风速剔除过大的气动力，从而形成N1组测试载荷，

将每组测试载荷加载在有限元模型上并进行非线性有限元计算，得到N1组测试变形，

D)利用回归分析法建立非线性结构降阶模型，包括：

输入测试载荷与测试变形，给定结构非线性刚度系数形式如(4)式所示：

利用最小二乘法对(4)式进行回归分析，

从而得到结构降阶模型，

F)利用非线性结构降阶模型确定几何非线性静气动弹性配平，包括

利用非线性结构降阶模型结合定常曲面气动力、曲面样条插值及配平方程求解，

进行大柔性飞机的几何非线性静气动弹性配平，其中大柔性飞机的机翼的变形与气流的作用力是相互制约的非线性关系，

利用静气动弹性配平的准定常假设进行机翼的几何非线性变形构型下的全机平衡方程求解，通过多轮迭代，解决大柔性飞机几何非线性静气动弹性配平问题。

2.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的几何非线性气动弹性全机配平方法，其特征在于所述步骤F)包括：

F1)输入结构气动模型数据并给定工况条件包括动压及攻角；

F2)计算结构气动插值矩阵；

F3)进行构型刚化的刚体配平分析计算，得到当前构型下的配平变量a＝{α,β,p,q,r,δ_i,…}；

F4)利用曲面涡格法计算当前配平状态下的载荷；

F5)力插值，利用非线性结构降阶模型计算结构变形w_n；

F6)根据F5)中的结构变形w_n更新气动面，重复进行上述过程，直至两次迭代循环所得的结构变形差异小于预定值并满足设定的收敛标准。

3.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的几何非线性气动弹性全机配平方法，其特征在于所述回归分析具有如式(6)所示的形式：

其中r＝1,2,3,4,5,6,7，NA为多项式个数，

通过回归分析求解非线性刚度系数列阵A，A中元素为(6)式中的A(r,i)。