[发明专利]一种面向航空航天薄壳结构的形位偏差特征库建立方法

摘要

本发明属于航空航天结构主承力构件设计技术领域，涉及一种面向航空航天薄壳结构的形位偏差特征库建立方法。包括以下步骤：1)给出适合现场工人测量的壳体质量检测卡，采点测量并填写壳体质量检测卡，获取壳体关键结构参数和形位偏差特征数据；2)对第一步得到的形位偏差数据，进行形位偏差的特征梳理和数学描述，进行缺陷成分分析；3)使用第一步和第二步对于多个典型航空航天薄壁结构的形位偏差数据进行收集和分析，建立航空航天薄壳结构形位偏差特征库。本发明专利有助于建立拥有过我国自主知识产权的航空航天薄壳结构形位偏差特征库，能够有效服务于我国航空航天装备的研制，缩短设计周期，为主要承力薄壳结构提供指导和设计规范。

主权项

1.一种面向航空航天薄壳结构的形位偏差特征库建立方法，其特征在于，所述的形位偏差特征库建立方法包括以下步骤：第一步，设计给出适合现场工人测量的壳体质量检测卡，采点测量并填写壳体质量检测卡，获取壳体关键结构参数和形位偏差特征数据，形位偏差特征数据包括壳体外表面母线偏移值、端面平整度、蒙皮径向凹陷、焊缝宽度和高度、筋条厚度不均匀度；第二步，对第一步得到的形位偏差数据，进行形位偏差的特征梳理和数学描述，进行缺陷成分分析；采用数学方法对壳体质量检测卡中收集的形位偏差特征数据进行分析，针对不同类型的形位偏差数据分别建立合适的数学模型，完成形位偏差特征的特征梳理和描述：对于壳体外表面母线偏移值和端面平整度采用数据插值方法或数据拟合方法进行数学建模；对于蒙皮径向凹陷，采用凹陷形式的数学描述函数；对于焊缝宽度和高度、筋条厚度不均匀度采用数学概率统计的方法对尺寸的离散程度进行数学描述；第三步，采用第一步和第二步的方法对于多个典型航空航天薄壁结构的形位偏差数据进行收集和分析，建立航空航天薄壳结构形位偏差特征库；采用第一步获得的壳体质量检测卡对多组典型薄壳结构进行形位偏差数据收集，采用第二步的方法进行形位偏差的特征梳理和数学描述，进行缺陷成分分析；基于薄壳结构的关键几何参数和形位偏差特征进行数据分组归类、无量纲处理、数据存储，完成航空航天薄壳结构形位偏差特征库的建立；基于航空航天薄壳结构形位偏差特征库，进行薄壳结构的质量评级和缺陷敏感性分析，建立不同形式薄壳结构的设计规范；第四步，基于第三步建立的航空航天薄壳结构形位偏差特征库，建立充分考虑形位偏差的有限元数值模型；首先，针对特定的薄壳结构建立完美的三维有限元模型，该模型为不含有制造几何缺陷的完美三维有限元模型；然后，在航空航天薄壳结构形位偏差特征库中搜索与指定模型具有相同结构形式和相近几何尺寸的形位偏差特征数据；基于该形位偏差的数学特征描述，对形位偏差缺陷进行合理的放缩以适应指定的结构尺寸；最后，采用插值方法对完美结构三维有限元模型整体或局部的节点坐标进行修调或者基于几何参数的概率分布函数为焊缝和筋条选取截面几何尺寸，达到将不同真实制造几何缺陷引入完美结构三维有限元模型的目的，进而获得充分考虑制造几何缺陷的精细化有限元模型；通过对缺陷幅值放大的方法可实现形位偏差数据的可视化，为设计人员提供参考。