[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

摘要

本发明公开了一种基于三维CST技术的调整机翼有限元模型的方法，首先确定三维机翼气动外形的总体控制参数，构建用三维CST方程描述的机翼外形；根据机翼模型的不同分区定义节点编号规则abcdefgh，并实现结构有限元模型的参数化构建；提取机翼表面结构的有限元模型节点坐标及对应的编号，得到外形控制参数下的归一化坐标，并根据需修改的结构件站位比进行修改，回代机翼外形的三维CST方程，修改其真实的笛卡尔坐标；最后利用线性插值与径向基插值更新机翼翼盒与前后缘区域的内部有限元节点坐标，完成三维机翼有限元模型的快速修改。本发明通过模型的数字化表达方式，实现了机翼结构有限元模型的坐标快速更新，具有使用方便、效率高的特点。

主权项

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：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。