[发明专利]一种基础运动时柔性壳结构大变形响应的有限元建模方法

摘要

本发明公开了一种基础运动时柔性壳结构大变形响应的有限元建模方法，属于非线性柔性结构动力学领域。本方法包括下列步骤1、计算模型数据准备，确定有限单元数据信息；2、建立有限单元分析模型，确定单元惯性力、内力矢量以及切向惯性矩阵和切向刚度矩阵；3、采用广义能量—动量算法并结合牛顿‑拉夫逊迭代技术进行柔性壳结构的大变形响应计算；4、计算结果后处理操作。本发明能够准确地计算基础作大范围运动时的柔性壳结构的大位移、大转动的大变形响应，能够广泛应用于直升机旋翼桨叶、卫星太阳能帆板、涡轮机叶片、微型飞行器柔性拍动翅等柔性结构的非线性动力学响应计算。

主权项

一种基础运动时柔性壳结构大变形响应的有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、计算模型数据准备：包括采用计算机辅助设计软件建立柔性壳结构的几何模型，采用网格划分软件划分计算网格单元，对单元的材料属性及厚度进行赋值；步骤2、建立有限单元分析模型：包括确定单元的惯性力、内力矢量以及切向惯性矩阵与切向刚度矩阵；步骤3、进行柔性壳大变形响应计算：对于某一时间步长内的某次迭代包括确定基础运动的平动和转动的速度与加速度，利用步骤1得到的计算模型数据结合步骤2建立的有限单元分析模型，根据时间积分算法及迭代求解技术建立单元迭代方程，对所有单元进行组集得到结构迭代方程并进行求解，对计算结果进行更新，判定计算是否收敛以推进至下一时间步或下一次迭代的计算；步骤4、对计算结果进行后处理操作：包括绘制结构的变形构形图，某点的位移、速度响应曲线以及结构的动能、应变能及总能量曲线。