[发明专利]一种舱门气动载荷等效节点力处理方法

权利要求书

1.一种舱门气动载荷等效节点力处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，读取气动总载总距文件、气动分布载荷文件，气动网格模型；

第二步，读取舱门有限元模型；

第三步，判断气动网格和舱门有限元单元网格的密度，如果气动网格密度小于有限元单元网格密度则采用线性插值方法细化气动网格；

第四步，通过对气动网格面元积分将各个网格的气动分布载荷转换为节点力；

第五步，判断气动网格节点落在有限元模型单元网格上的位置，通过等效节点力方法计算得到有限元模型单元节点力；

第六步，根据压心位置计算有限元模型节点力的总载总距，并与气动载荷总载总距进行对比，分析误差；如果计算误差在3％以内认为可接受，否则采用小增量加权修正方法进行修正节点力，将误差控制在3％以内；

第七步，按照Nastran读取格式输出有限元模型节点力；

第五步中，所述等效节点力方法为：

对于有限元模型任意形状四边形单元，其四个节点相对于坐标系xy分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃),(x₄,y₄)；在单元内建立一个随单元形状不同而不同的局部坐标系εη，使坐标ε,η的值皆在-1与+1之间，局部坐标区域形成一个2×2的正方形，正方形内任一点P(ε,η)都对应于实际单元内的一个点P(x,y)，对应关系写为：

其中

由式(1)可见，单元内的任意坐标x,y用节点的坐标值(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃),(x₄,y₄)插值表示,式中N₁,N₂,N₃,N₄称为形状函数，由对应局部坐标ε,η确定；

设单元上任意点受有集中载荷P_z、M_x、M_y,则移置到单元各节点上的等效节点力为：

由于：

由式(3)可得单元等效节点力的合力及合力矩与集中载荷相等；

对于三维复杂曲面，通过对x轴、y轴、z轴三个方向投影分别求出三个方向的等效节点力载荷P_x,P_y,P_z。

2.根据权利要求1所述的一种舱门气动载荷等效节点力处理方法，其特征在于：小增量加权修正方法：

设气动总载总矩为F_z、M_x、M_y，载荷处理后的节点载荷为P_i(i＝1,2,……,N)，N为有限元节点个数，节点位置坐标为x_i、y_i；

设加权系数为b₀、b₁和b₂，令修正后的节点载荷P_i'为：

P_i'＝P_i+P_i(b₀+b₁x_i+b₂y_i)

则有：

求解上式得系数b₀、b₁和b₂，代入计算得修正后的节点载荷P_i'。

3.根据权利要求1所述的一种舱门气动载荷等效节点力处理方法，其特征在于：步骤二中有限元模型包括：节点位置、三角形单元、四边形单元。