[发明专利]确定飞机加筋平板对应的有限元及稳定性校核方法和装置

说明书

本申请提供了一种确定飞机蒙皮对应的有限元的方法和装置、飞机加筋平板总体压缩稳定性校核方法和装置。一种确定飞机蒙皮对应的有限元的方法，将飞机的有限元模型的有限元节点坐标向CAD模型中目标蒙皮所在的多边形结构平面进行投影，当有限元点所对应的投影点落入所述多边形结构内则判定所述有限元点为目标蒙皮的所对应的有限元点。相较于现有技术，能自动确定待校核的加筋平板所对应的有限元点，有效提高校核效率，以及降低因人为因素导致确定的有限元错误而导致的校核误差。

技术领域

本申请涉及飞机结构强度校核领域，特别是涉及一种确定飞机蒙皮对应的有限元的方法和装置、飞机加筋平板总体压缩稳定性校核方法和装置。

背景技术

在结构分析中，首先需要做的就是结构的模型化，真实的结构都是连续弹性体，需要建立一个与真实结构等价的数学模型，完成此步骤可获得一个具有有限自由度的系统，进行矩阵代数运算。结构模型化有很多方法，目前使用最多的就是有限元素法(简称有限元法)，将真实结构离散成各种结构元素的集合，这些元素在节点处与相邻元素连在一起，这些节点或者是真实的节点，或者是假设的网络线相交所得的假想点。

在飞机设计中，常采用有限元法对飞机进行结构分析。飞机的全机有限元模型生成后，对有限元模型进行分析求解静强度，在一定程度上反映了飞机各个结构的传力路径和应力水平，指出了飞机结构中容易破坏的部位，能够为结构试验和结构改进提供有益参考。但是有限元网格是对全机结构的离散化网格，而且求解方法是一种数值解法，其求解结果从理论上说有限元网格越细，插值结果越精确，这就造成飞机的真实结构与有限元的网格不能一一对应(比如一块蒙皮在有限元中会离散成多个四边形网格和三角形网格的组合)；在对飞机加筋平板(加筋平板由蒙皮和筋条组成，在有限元模型中，蒙皮被离散成多个板单元，筋条被离散成杆单元)进行压缩稳定性校核时，校核对象是飞机的真实结构(依照飞机实体构建的CAD模型)，而稳定性校核公式中的压缩工作载荷又来自于真实结构相对应的有限元网格中各个单元的单元力。因此，在进行稳定性校核时，如何确定蒙皮所在的加筋平板所对应的有限元单元将直接关系到强度校核的精确度。

更具体地，相关技术中，工程师在进行压缩稳定性校核时，通常按照以下步骤进行校核：首先，在CAE软件中建立全机有限元粗网格，以得到全机有限元模型，并施加外载，对有限元模型进行分析求解得到静强度，例如是某有限元单元的工作应力、传力路径等；随后，查看全机的CAD模型，得到某块蒙皮的边界点坐标，以及用人工的方法确定该蒙皮中加筋平板所对应的有限元单元，例如是根据工程师将飞机CAD模型中筒体段分段后，按照个人经验，依据筒体的各段的坐标和尺寸确定筒体的各段所对应的有限元单元，包括杆单元和四边形单元；接着，从对应的有限元单元中提取工作载荷、筋条间距等加筋平板校核所需的输入参数；最后，将以上输入参数代入校核公式中进行计算，进行稳定性校核，从而得到校核结果。

上述校核方法需要借助于CAD软件和CAE软件来完成，但两个软件之间彼此独立，在确定飞机中的蒙皮或加筋平板所对应的有限元单元时，依靠工程师按照个人经验进行人工比对完成，不仅容易存在较大误差，同时效率也低下；在有限元单元确定后，每次也只能完成一块蒙皮所在的加筋平板的稳定性校核，进一步地，校核效率也较低；同时，在获取有限元的工作载荷时，也需要借助CAE软件进行多种工况的粗略筛选，筛选出的载荷仍然需要手动代入到校核公式中进行计算，不能自动完成加筋平板总体压缩稳定性校核。

发明内容

本申请提供一种确定飞机蒙皮对应的有限元的方法和装置、飞机加筋平板总体压缩稳定性校核方法和装置，以解决相关技术中的至少一项技术问题。

本申请的第一方面，提供一种确定飞机蒙皮对应的有限元的方法，所述方法包括以下步骤：

于一坐标系中生成飞机的CAD模型；

于所述坐标系中生成所述飞机的有限元模型，且所述CAD模型位于所述有限元模型的正投影的方向上；

于所述CAD模型中选取目标蒙皮；其中，所述目标蒙皮是所述CAD模型中任一蒙皮；