[发明专利]基于半模结构有限元模型获取全模结构模态数据的方法

说明书

本申请公开了一种基于半模结构有限元模型获取全模结构模态数据的方法，涉及航空航天飞行器气动弹性数值模拟领域，包括：确定预设半模结构有限元模型的单元类型，对预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点施加对称边界条件得到第一半模结构有限元模型；对第一半模结构有限元模型进行模态分析得到对称模态数据，获取全模结构对称模态数据；对预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点施加反对称边界条件得到第二半模结构有限元模型；对第二半模结构有限元模型进行模态分析得到反对称模态数据，获取全模结构反对称模态数据；将全模结构对称模态数据和全模结构反对称模态数据组装得到目标全模结构模态数据。实现操作简单全模结构模态数据获取。

技术领域

本发明涉及航空航天飞行器气动弹性数值模拟领域，特别涉及基于半模结构有限元模型获取全模结构模态数据的方法。

背景技术

结构模态计算是航空航天飞行器气动弹性耦合数值模拟中常用的一种结构分析方法，模态法的结构模型则是以模态为底，将结构位移分解到模态空间，通过不同模态之间的线性加权获得结构的变形，具有计算量小，计算速度块，计算效率高等的优点，在静气动弹性模拟、颤振/抖振分析中得到了广泛的应用。航空航天飞行器通常采用对称型结构，在气动弹性耦合模拟中，大多数分析状态是对称流动，因此常采用对称面一边的半模结构模态数据来开展数值分析，以降低耦合模拟的计算量。但对于一些非对称流动状态，上述简化方法将失效，仍然需要使用全模结构模态来开展分析。全模结构模态数据可以通过不同的方式获得，一种是重新构造全模的结构有限元模型，然后开展模态分析得到，但重新构造的全模结构有限元模型与原有的半模结构有限元模型存在离散不一致，可能会带来全局分析数据不匹配的问题；另一种是基于已有的半模结构有限元模型，通过数据对称、匹配、删除重复点和边界条件重定义，重构新的全模结构有限元模型，再开展模态分析得到，这种方法可以避免上一种方法带来的离散不一致问题，但需要复杂的操作和数据处理，对于复杂的结构会产生较多的时间花费。

综上可见，如何实现操作简单、低成本的全模结构模态数据的获取是本领域有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于半模结构有限元模型获取全模结构模态数据的方法，能够实现操作简单、低成本的全模结构模态数据的获取。其具体方案如下：

本申请公开了一种基于半模结构有限元模型获取全模结构模态数据的方法，包括：

确定预设半模结构有限元模型的单元类型，并基于所述单元类型对所述预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点施加对应的对称边界条件，以得到第一半模结构有限元模型；

对所述第一半模结构有限元模型进行模态分析，以得到对应的对称模态数据，并基于所述对称模态数据获取全模结构对称模态数据；

基于所述单元类型对所述预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点施加对应的反对称边界条件，以得到第二半模结构有限元模型；

对所述第二半模结构有限元模型进行所述模态分析，以得到对应的反对称模态数据，并基于所述反对称模态数据获取全模结构反对称模态数据；

将所述全模结构对称模态数据和所述全模结构反对称模态数据进行组装，以得到目标全模结构模态数据。

可选的，所述确定预设半模结构有限元模型的单元类型，并基于所述单元类型对所述预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点施加对应的对称边界条件，以得到第一半模结构有限元模型，包括：

确定预设半模结构有限元模型的单元类型，并基于所述单元类型确定出与所述预设半模结构有限元模型中的对称面网格节点对应的对称边界条件的施加方式；

利用对应的所述施加方式对所述对称面网格节点施加对应的所述对称边界条件，以得到第一半模结构有限元模型。