[发明专利]一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法

说明书

本发明属于飞机强度计算领域，涉及一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法。所述的方法包括如下步骤：步骤一，在基本坐标系下建立中立位置的活动面有限元模型；步骤二，在中立位置的活动面有限元模型中建立基准偏转坐标系，坐标系原点为某一悬挂支座的耳片孔心，X轴垂直于活动面前梁平面，前缘方向为正，Z轴为活动面转轴，翼尖方向为正，Y轴由右手法则确定；步骤三，将中立位置活动面有限元模型所有节点的坐标定义在基准偏转坐标系下；步骤四，将基准偏转坐标系绕其Z轴偏转要求的角度生成偏转坐标系，实现了飞机活动面的偏转。提供了一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法。

技术领域

本发明属于飞机强度计算领域，涉及一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法。

背景技术

飞机强度分析中，针对活动面具有多偏度受载的问题，传统的解决办法是只建立活动面的中立位置有限元模型，对于带偏角的载荷情况采用作动器相对活动面偏转的方法来模拟因活动面偏转带来的操纵力臂的变化。对于舵面的单独求解该方法可行，但是需要将活动面与盒段连接求解来模拟更真实的支持刚度时，该方法无法实现多载荷工况下活动面不同偏转角度的受载状态。

发明内容

本发明的目的：提供一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法。

本发明的技术方案：一种基于有限元模型的飞机活动面偏转方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

步骤一，在基本坐标系下建立中立位置的活动面有限元模型；

步骤二，在中立位置的活动面有限元模型中建立基准偏转坐标系，坐标系原点为某一悬挂支座的耳片孔心，X轴垂直于活动面前梁平面，前缘方向为正，Z轴为活动面转轴，翼尖方向为正，Y轴由右手法则确定；

步骤三，将中立位置活动面有限元模型所有节点的坐标定义在基准偏转坐标系下；

步骤四，将基准偏转坐标系绕其Z轴偏转要求的角度生成偏转坐标系，实现了飞机活动面的偏转。

优选地，基准偏转坐标系绕其Z轴偏转的角度对应于飞机的载荷情况。

优选地，采用PATRAN软件的PCL语言实现飞机活动面的偏转。

优选地，在基于PATRAN软件实现飞机活动面的偏转系统内预置有每种飞机载荷情况下活动面对应的偏转角度。

优选地，对于多种载荷情况，各载荷情况偏转坐标系输出到不同的偏转坐标系文件，文件名称采用载荷情况号。

本发明的有益效果：针对活动面具有多偏度受载的问题，传统的解决办法是只建立活动面的中立位置有限元模型，对于带偏角的载荷情况采用作动器相对活动面偏转的方法来模拟因活动面偏转带来的操纵力臂的变化。对于舵面的单独求解该方法可行，但是需要将活动面与盒段连接求解来模拟更真实的支持刚度时，该方法无法实现多载荷工况下活动面不同偏转角度的受载状态。本专利建立了以活动面转轴为坐标轴的基准偏转坐标系，活动面的坐标都是在基准偏转坐标系下给出，活动面需要偏转角度时将基准偏转坐标系绕转轴转动相应角度来得到偏转角度下的坐标系，便实现了整个活动面的偏转，符合实际结构受力状态，使得活动面的有限元分析结果更准确。同时采用PATRAN软件的PCL语言，编写了活动面结构参数化建模程序，实现了活动面结构建模的参数化和自动化以及模型偏转的批处理，实现了活动面与盒段连接求解时所有偏角工况下的模型快速偏转。

附图说明

图1升降舵有限元模型示意图；

图2升降舵基准偏转坐标系定义示意图；

图3升降舵参数化建模程序流程图；

图4基准偏转坐标系下定义的节点坐标格式示意图；

图5升降舵基准偏转坐标系偏转前后对比示意图；