[发明专利]一种复合式气动弹性动力学建模方法

说明书

本发明属于气动弹性动力学领域，具体涉及一种复合式气动弹性动力学建模方法。对各部件采用梁架有限元模型建模，对部件连接采用细节实体有限元模型建模，对前面两种有限元模型进行组装即可得到全机或组合部件的复合动力学有限元模型。本发明结合了板杆有限元模型能够精细模拟结构的优点，以及梁架有限元模型便于进行参数调整的优点，提高了气动弹性建模和分析的效率和精度，方便气动弹性分析与设计的快速高精度迭代。

技术领域

本发明属于气动弹性动力学领域，具体涉及一种复合式气动弹性动力学建模方法。

背景技术

动力学模型对提高气动弹性仿真的精度有着重要作用，对提高数值模拟的预测精度很关键。目前使用的动力学模型主要包括杆板有限元模型和梁架有限元模型，杆板有限元模型对结构的描述比较精细，因此自由度较多，计算时间花费较大，如果参数有变化，不利于参数调整后的模型更新；梁架模型相对简单，方便调参，但对连接处的模拟通常不易简化，从而影响仿真的精度。

本发明属于飞机气动弹性分析技术，为了提高气动弹性动力学建模精度和效率，提出了一种气动弹性动力学建模方法。本发明结合了板杆有限元模型能够精细模拟结构的优点，以及梁架有限元模型便于进行参数调整的优点，提出了一种复合的动力学建模方法，提高了气动弹性动力学建模和分析的效率和精度，方便气动弹性动力学分析与设计的快速高精度迭代。

发明内容

本发明提出了一种复合的气动弹性动力学建模方法。

本发明的技术方案是：

一种复合的气动弹性动力学建模方法，对部件采用梁架有限元建模，部件连接采用细节实体有限元建模，然后组装得到全机或组合部件的复合的动力学有限元模型，进行气动弹性动力学分析与设计；

(1)对各部件采用梁架有限元模型建模

部件的气动弹性动力学建模采用梁架有限元建模方法，用单梁或梁架模拟主要部件的刚度特性，采用带密度梁模拟质量和惯量特性，或者采用集中质量模拟质量和惯量特性，用刚体元将集中质量和梁架进行连接。如果要进行部件的调参，直接更新梁架的刚度特性或质量特性即可；

(2)对部件连接采用细节实体有限元模型建模

部件的连接比较难于简化，如果简化不当，容易造成不能真实模拟结构传力，造成建模不准确，从而影响模拟精度，有时甚至会得到错误的模拟结果。因此对部件连接处采用与实际结构对应的实体有限元建模方法，真实模拟连接处的结构细节，采用刚体元对连接处的传力自由度进行精细模拟，从而保证真实结构的传力路径和受载形式，从而提高建模的准确度。如果要进行连接部位的调参，直接更新该连接的实体有限元模型和连接处的约束自由度即可；

(3)对(1)和(2)的有限元模型进行组装即可得到全机或组合部件的复合动力学有限元模型，结合了板杆有限元模型能够精细模拟结构的优点，以及梁架有限元模型便于进行参数调整的优点，提高了气动弹性建模和分析的效率和精度，方便气动弹性分析与设计的快速高精度迭代。

本发明具有的优点和有益效果，本发明提出了一种气动弹性动力学建模方法。本发明结合了板杆有限元模型能够精细模拟结构的优点，以及梁架有限元模型便于进行参数调整的优点，提出了一种复合的动力学建模方法，提高了气动弹性动力学建模和分析的效率和精度，方便气动弹性动力学分析与设计的快速高精度迭代。

附图说明

图1是本发明部件连接接头细节实体模型示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种复合式气动弹性动力学建模方法。本发明对部件采用梁架有限元建模，部件连接采用细节实体有限元建模，然后组装得到全机或组合部件的复合的动力学有限元模型，进行气动弹性动力学分析与设计。

具体步骤为：(1)对各部件采用梁架有限元模型建模