[发明专利]机载雷达天线旋罩的多工况气动载荷有限元自动加载方法

说明书

本发明涉及一种机载雷达天线旋罩的多工况气动载荷有限元自动加载方法，获取不同姿态工况下旋罩表面阵列布点的气动载荷，形成载荷数据文件，阵列布点的位置以局部坐标的形式形成位置文件；对旋罩结构模型进行有限元网格划分，导出网格的单元、节点信息文件及包含单元复合材料铺层属性的有限元模型；将有限元网格节点坐标转换为局部坐标，根据旋转角度对节点局部坐标进行坐标转换；将气动载荷插值拟合到有限元网格节点上，并通过节点平均的方法获得各个单元的气压参数值，生成载荷场文件；将Hypermesh网格模型及载荷场文件导入Patran软件，开展旋罩的刚强度分析校核。本方法通用性好，为类似的旋罩气动载荷分析设计节省很多时间。

技术领域

本发明涉及天线旋罩设计仿真领域，尤其涉及一种机载雷达天线旋罩的多工况气动载荷有限元自动加载方法。

背景技术

天线旋罩是安装在机载预警雷达天线阵面外面的复合材料结构件，起到透波和保护天线的作用。旋罩在满足电讯能要求的前提下，还需承受各种攻角姿态和飞行速度等不同工况下的严苛气动载荷，对飞机与雷达的安全性具有非常重要的作用。对于可360°旋转的天线罩，还需要考虑结构在不同旋转角度下的刚强度性能，对旋罩的设计提出了很高的要求。

气动载荷是天线旋罩承受的主要载荷。在旋罩设计过程中，一般通过风洞试验或流体分析软件获得不同工况下旋罩表面布点位置的气动载荷压力参数信息，再通过插值拟合算法获得固体有限元网格节点的压强值，并最终获得各个网格单元的压强值。最后，在有限元软件中将不同工况下的单元载荷施加到各个网格单元上，作为有限元模型的载荷边界条件，开展仿真分析计算，以评估旋罩结构的刚强度情况。由于气动载荷工况较多，且涉及到不同软件之间的数据交换，采用人工加载的方式工作量很大，给旋罩的详细设计校核带来了很大困难。因此需要设计一种高效的旋罩分析方法来解决现有手段中存在的问题。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种机载雷达天线旋罩的多工况气动载荷有限元自动加载方法。

本发明的具体内容如下：机载雷达天线旋罩的多工况气动载荷有限元自动加载方法，包括如下步骤：

步骤1：获取不同姿态工况下旋罩表面阵列布点的气动载荷，并形成载荷数据文件，阵列布点的位置以局部坐标的形式形成位置文件；

步骤2：对旋罩结构模型进行有限元网格划分，导出网格的单元、节点信息文件及包含单元复合材料铺层属性的有限元模型，其中，单元信息包含各单元的属性、编号和其节点编号，节点信息包含节点编号和节点X、Y、Z坐标；

步骤3：将步骤2的有限元网格节点坐标转换为局部坐标，根据旋转角度对节点局部坐标进行坐标转换；在此基础上，将步骤1某工况角度下的阵列布点的气动载荷插值拟合到有限元网格节点上，并通过节点平均的方法获得各个单元的气压参数值，最终生成Patran可读取的载荷场文件；

步骤4：将步骤2的Hypermesh网格模型及步骤3的载荷场文件导入Patran软件，开展旋罩的刚强度分析校核。

进一步的，步骤1包括：以风动试验或流体仿真分析手段获取不同姿态工况下旋罩表面阵列布点的气动载荷，在旋罩局部坐标系下的阵列布点位置的气动载荷进行提取，并以文件形式导出，生成布点气动载荷工况信息文件，载荷信息分别包含了旋罩上、下表面的载荷，并在文件不同的行进行显示。

进一步的，步骤2包括：采用有限元软件对几何模型进行壳网格划分，导出单元信息文件和节点信息文件；其中，单元可有3边形和4边形两种形式；

进一步的，步骤3包括：

步骤31：读取步骤2有限元网格节点信息文件，根据旋转角度要求，通过坐标转换生成局部坐标系下的节点信息；