[发明专利]一种基于三维CST技术的调整机翼有限元模型的方法

权利要求书

1.一种基于三维CST技术的调整机翼有限元模型的方法，其特征在于：通过所提出的机翼有限元模型快速修改算法，在已经完成参数化建模的基础上，借助气动外形表面的三维CST方程以及插值技术，快速得到结构中的主结构件不同站位比情况下的有限元模型，在保证精度的情况下极大提高了效率；

具体实现步骤如下：

第一步：确定三维机翼气动外形的总体控制参数；采用三维CST技术中的三维机翼曲面外形的表达式z(x,y)，将总体控制参数代入该表达式，求得三维机翼曲面外形点的坐标(x,y,z)；

第二步：以第一步得到的三维机翼气动外形点为基础，得到三维机翼曲面；将三维机翼分为前缘、后缘和中间翼盒区域，设置三种不同区域的网格密度，并以三维机翼的展向、弦向和厚度方向为基础，得出8位数的节点编号规则abcdefgh；然后借助有限元前处理软件Patran建立三维机翼的梁、肋、腹板结构件以及蒙皮结构，完成整体网格的生成、单元属性和材料属性的设置，实现在总体控制参数下的结构有限元模型的参数化构建；

第三步：根据编号规则识别位于机翼表面的有限元节点，并利用三维机翼气动外形的总体控制参数将提取的节点坐标进行归一化操作；提取结构有限元模型的所有节点，从提取的所述所有节点中识别用于控制梁、肋、腹板站位的节点，根据需要修改的站位比对位于这些结构件上的节点坐标进行修改；再从这些节点中提取出位于蒙皮结构件上的节点，将这些节点的x和y坐标回代入第一步中的三维机翼曲面外形的表达式z(x,y)，得到这些节点的坐标(x,y,z)，得到修改后的站位比下的蒙皮节点的真实笛卡尔坐标；

第四步：以第三步中提取出的结构有限元模型的所有节点为基础，依据节点编号规则和机翼的分区规则，找出位于机翼前后缘、翼盒区域的节点；在各个区域，以修改后的蒙皮节点为基点，采用径向基插值更新除蒙皮节点外的其余结构节点的z坐标；以第三步中提取出的结构件上的节点为基点，采用线性插值的方法更新节点的x和y坐标，实现有限元模型节点坐标的更新；

所述第三步中，根据编号规则识别位于机翼表面的有限元节点、从提取的所述所有节点中识别用于控制梁、肋、腹板站位的节点，这两步中的识别方法具体如下：根据机翼的不同分区所推导得到的节点编号规则abcdefgh，

(1)位于机翼表面的节点编号特点为：节点编号为8位且最后一位为所有编号为8位 的节点中最后一位数字的最大值或0；

(2)用于控制结构件站位的节点编号特点为位于机翼表面且efg位置对应的数字均为0，以此提取位于不同分区的节点；

所述第四步中，采用线性插值更新节点的x和y坐标，过程具体如下：

针对每一个节点，提取节点的x和y坐标，判断出该节点周围最近的梁、腹板结构件，确定由这些结构件划分出的结构分区，识别出该节点在x和y方向上边界值[x_min,x_max]和[y_min,y_max]，计算该节点在该区域的x和y方向上的占比，

从更新后的蒙皮内部位于结构件站位处的节点坐标出发，提取各个分区对应的x和y方向上边界值[x'_min,x'_max]和[y'_min,y'_max]，计算该分区中更新后x和y方向上的节点坐标(x',y')：