[发明专利]一种离散的飞机气动载荷参数化的方法

说明书

本发明涉及飞机结构件的强度计算领域，尤其涉及一种将离散的飞机气动载荷参数化并用于有限元结构分析的一种方法。本发明采用专业的数值工具和有限元软件对离散气动载荷压力系数进行参数化处理，使其以节点坐标对应的函数表示出来。通过该函数计算出来的气动载荷压力系数和原始的气动载荷压力系数之间的相对误差不超过10％，可以作为一种方便快捷的工程方法应用在各种飞机结构件的力学计算中。本发明中的载荷回归函数是坐标的函数，不会因为待分析结构网格节点的改变而发生变化。当有限元模重新划分网格模型时，同种载荷工况下的气动载荷压力系数回归函数可以重复使用，大大减少了有限元模型调试时的工作量,极大的提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及飞机结构件的强度计算领域，尤其涉及一种将离散的飞机气动载荷参数化并用于有限元结构分析的一种方法。

背景技术

气动载荷是飞机机头、机身、机翼等航空器部件所承受的主要载荷。在进行结构件或者组件静强度分析时，由于其结构较为复杂，通常会采用相应的有限元软件进行分析计算，例如ABAQUS、ANSYS、Nastran等。气动载荷一般会以节点压力的形式给出，例如飞机结构表面某点的压力系数。对于某个结构件或者组件而言，就是一系列带节点坐标的离散载荷形式。

以往在利用有限元软件分析过程中，因为要对结构件重新建立三维模型，这时的结构网格节点很难和离散气动载荷的网格节点一一对应，一般的处理方法是选用一个最严苛的压力施加到结构件上，此计算结构得到的结果偏于保守；尤其对于类似直升机有多种飞行姿态对应多种气动载荷的情况下，并不能通过这种计算方法得到最为严苛的飞行工况。

因此，需要引入一种新的更为方便、快捷的气动载荷施加方法得到较为精确的强度计算结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机载荷的参数化方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本发明的技术解决方案是，所述飞机离散气动载荷的处理方法包括如下步骤：

步骤1：根据已有的飞机载荷信息文件，提取待分析结构的节点坐标范围内的离散气动载荷压力系数以及各离散气动载荷压力系数对应的节点坐标值，形成离散气动载荷压力系数信息文件；

步骤2：对离散气动载荷压力系数信息文件中节点坐标范围内的数据进行分析，找出离散气动载荷压力系数和各节点坐标值之间的线性和非线性分布规律，设定自变量和因变量，其中节点坐标值为自变量，节点处的气动载荷压力系数为因变量，形成一个多变量函数，赋予待定系数初始值，初始值大于零或者小于零，通过数值分析工具对离散气动载荷压力系数进行数值回归，得到气动载荷压力系数关于坐标值的回归函数，通过节点坐标值得到气动载荷压力系数的函数值；

步骤3：计算气动载荷压力系数的函数值和离散气动载荷信息文件中的气动载荷压力系数的相对误差，使其在10％的范围内，若相对误差大于10％，对函数进行修正，重新进行数值回归，确定针对待分析结构的气动载荷压力系数回归函数；使离散气动载荷参数化，将参数化后的离散气动载荷压力系数施加在有限元模型上，进行力学性能计算。

所述步骤1采用有限元软件提取待分析结构的节点坐标以及对应的气动载荷压力系数，形成气动载荷压力系数信息文件。

所述步骤2以节点坐标值为自变量、气动载荷压力系数为因变量的函数为多项式，每项前有一个待定系数。

所述数值分析工具为MATLAB，所述有限元软件为ABAQUS。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的离散飞机气动载荷参数化方法采用专业的数值工具和有限元软件对离散气动载荷压力系数进行参数化处理，使其以节点坐标对应的函数表示出来。通过该函数计算出来的气动载荷压力系数和原始的气动载荷压力系数之间的相对误差不超过10％，可以作为一种方便快捷的工程方法应用在各种飞机结构件的力学计算中。