[发明专利]基于有限元模拟分析的部件级模拟试验件设计验证方法

说明书

本发明公开了基于有限元模拟分析的部件级模拟试验件设计验证方法，该方法是在原飞机结构基础上进行简化，保留飞机考核部位的真实结构，确保模拟试验件考核部位与飞机原结构考核部位的受力变形一致，即考核部位的结构形式、受载特点、制造工艺和密封工艺与飞机结构一致。同时按照飞机原结构传力途径和主要结构形式简化模拟试验件其他结构，确保模拟试验件能模拟飞机各种工况下结构内部环境变化情况。所以，采用部件级模拟试验件开展验证试验可靠性高。

技术领域

本方法属于飞行器设计技术领域，特别涉及基于有限元模拟分析的部件级模拟试验件设计验证方法，可用于部件级模拟试验件设计、论证、验证试验。

背景技术

为了满足国家航空战略和战术的需求,不同平台飞机的改进改型工作逐渐增多以适应我国多样化航空任务需求，大量新研设备和前沿技术将逐步在飞机上应用来提高飞机自身性能，飞机结构形式、材料、工艺技术等也随着飞机设备和技术的升级换代而不断改变。因此，需要开展验证试验来验证不断出现的新结构形式、新材料、新工艺技术等，目前应用飞机真实部件结构开展验证工作是常用的方式，但是飞机真实部件结构开展试验存在试验件制造成本、试验成本过高、人力时间成本过高等问题。所以在这样的背景下，部件级模拟试验件既能兼顾飞机考核验证区域真实结构的结构形式、材料、工艺等特点，同时也能对飞机结构非考核区简化处理确保成本不至于过高的优势得以体现。目前国外采用有限元分析手段简化设计试验件开展部件级模拟试验件验证工作已经十分普遍，国内很少开展部件级模拟试验件设计验证研究，同时也缺少相应的部件级模拟试验件设计验证方法，通常飞机结构的改进改型设计验证工作采用飞机真实结构件或者按照飞机设计人员自身经验开展设计，往往出现试验件简化设计不合理、成本浪费等问题。因此，开展部件级模拟试验件设计验证方法研究有重要意义。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于提出基于有限元模拟分析的部件级模拟试验件设计验证方法，能大大缩短设计制造试验时间，能有效降低结构改进设计工作量，同时部件级模拟试验件尺寸减少、结构简化、制造周期短、试验周期短能有效缩短结构改进设计验证周期，大大提高解决分析问题的效率。

发明技术解决方案

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

该方法是在原飞机结构基础上进行简化，保留飞机考核部位的真实结构，确保模拟试验

件考核部位与飞机原结构考核部位的受力变形一致，即考核部位的结构形式、受载特点、制造工艺和密封工艺与飞机结构一致。同时按照飞机原结构传力途径和主要结构形式简化模拟试验件其他结构，确保模拟试验件能模拟飞机各种工况下结构内部环境变化情况。采用有限元软件分析和计算优化模拟试验件模型。

基于有限元模拟分析的部件级模拟试验件设计验证方法，包括如下步骤：步骤1：根据飞机考核部位性能指标选取飞机需要考核的整体结构，建立飞机需要考核的整体结构的有限元模型并进行有限元计算分析；步骤2：根据有限元计算分析的结果为飞机需要考核的整体结构中关键结构评定制定判据条件；步骤3：根据判据条件对飞机需要考核的整体结构进行简化设计；步骤4：根据简化设计形成部件级试验件有限元模型并进行有限元计算分析，将部件级试验件考核部位有限元计算结果与步骤1中得到的飞机考核部位有限元计算分析结果进行对比分析，若对比分析结果满足判据则加工试验件并开展试验，若不满足判据则改进部件级试验件有限元模型。

优选的，步骤2的过程如下：有限元计算分析飞机在不同工况下飞机需要考核的整体结构的应力应变和变形情况，明确飞机需要考核的整体结构的受载特点、传力途径、应力应变，为飞机需要考核的整体结构中关键结构评定提供依据，并制定关键结构评定判据。

优选的，步骤3的过程如下：对于非关键结构，若满足判据条件要求则对结构进行简化设计，保留工艺；对于关键结构部位，若满足判据条件要求则保留原结构形式及工艺。