飞机结构加筋壁板参数化有限元模型的实现

提出一种基于MSC.Nastran/Patran的加筋板结构有限元模型自动生成方法.方法对加筋条位置、加筋条几何尺寸、底板几何尺寸、材料物性以及网格密度完全参数化,给出标量参数、向量参数、字符参数及动态数组在PCL函数中的具体应用,载荷、约束以及材料特性全部施加于几何体以实现网格密度的自动疏密控制.实例表明,对于帽型加筋板,张角为60°时壁板位移最小.     

涡轮叶片的UG建模和Patran/Nastran有限元应力分析

基于CAD软件Unigraphics进行了某涡轮叶片的三维建模,提供一种精确建立复杂模型的思路,针对构线、建面、修面等不同的建模阶段提出几种可供选择的方法,对于使用其他三维建模软件的读者亦具参考价值。将模型导入Patran/Nastran有限元分析系统进行应力分析,为后续寿命预测工作做好准备。     

某型直升机铝面板/铝蜂窝夹层结构承压能力研究

以某型直升机铝面板/铝蜂窝夹层结构为对象,进行承压能力研究,得到此结构在大垂向均布载荷下面板的载荷-应变试验曲线、主要破坏模式和极限承载载荷。同时,利用有限元分析软件Patran/Nastran对该结构进行有限元建模和分析并与试验结果进行对比分析,结果表明采用非线性三维有限元分析模型可以快速准确地为该类结构的分析设计提供参考依据。     

基于HyperSizer的复合材料舱门结构渐进式优化设计

结构重量是飞机复合材料结构设计需要考虑的重要因素和约束条件.针对某大型复合材料舱门设计方案,建立有限元模型,使用Patran/Nastran进行初步分析,再应用HyperSizer开展渐进式优化设计,优选出符合设计要求的方案,并计算构型的截面参数、铺层角度和铺层顺序等设计参数,完成结构建模和渐进式优化分析过程.结果表明:使用HyperSize进行渐进式优化设计,降低了结构的重量,达到了预期目标.     

双后掠布局无人机翼面结构设计与分析

对双后掠布局无人机进行了结构设计,确定了翼面结构方案,并利用有限元软件MSC.Nastran进行应力变形分析,结果达到设计要求;同时为了节省计算周期,以布局外形参数设置为驱动参数,使用CAD软件Catia为结构建立了参数化模型,并将其作为结构优化的输入文件,通过Patran完成优化设置,用Nastran完成结构质量优化,这些工作为气动结构一体化设计奠定了基础。     

复合材料薄壁加筋抛物面天线仿真与优化

采用Patran/Nastran有限元软件对复合材料薄壁加筋抛物面天线进行了建模和仿真分析。重点分析了反射面铺层方式、加筋结构形式以及加强筋铺层对抛物面天线基频的影响。分析结果表明:采用[0/45/-45/90]s铺层形式的反射面基频最高;增加径向和环向筋可大幅提高天线基频,其中加筋结构采用[0/30/90/-30]s铺层可进一步提高天线基频。通过有限元分析确定了基频最佳的复合材料抛物面天线结构,为制备薄壁加筋抛物面天线提供了指导。     

基于遗传算法的复合材料层合板修理方案优化

本文基于Matlab遗传算法,研究了复合材料层合板阶梯式挖补修理的参数优化问题.利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran,建立了层合板阶梯式挖补修理结构的三维有限元分析模型,通过计算得到不同阶梯数和胶层厚度下的强度值与屈曲特征值.通过遗传算法工具箱,将所得数据拟合得到适应度函数,对挖补阶梯数和胶层厚度进行多目标优化,得到最优修理参数集.     

基于整体-局部技术的鼠笼式弹性支承疲劳强度分析

基于M sc.Patran/Nastran有限元分析软件,使用从整体到局部的有限元分析方法,对某型航空发动机减振用鼠笼弹性支承进行了疲劳强度分析。该分析方法克服了传统方法中对有限元模型的规模与精度难以兼顾的缺点,为分析工程中复杂构件的强度提供了1条新的思路。     

复合材料螺栓连接结构参数化建模与并行计算

使用MSC.Marc对复合材料螺栓连接结构进行三维接触有限元分析,使用MSC.Patran的二次开发语言PCL开发了螺栓结构的界面化分析插件,实现了建模的参数化、自动化;提出了考虑接触的对螺钉连接结构进行求解域分解的新方法,大大提高了并行计算效率,减少分析时间。计算结果与之前研究吻合较好。参数化建模和并行计算的结合,为大规模连接结构的三维接触有限元分析乃至优化设计提供了可行的方法。     

CJ828复合材料水平尾翼结构初步设计与分析

根据大型宽体客机的特点,结合飞机结构设计特别是复合材料结构设计的原则,运用现代飞机设计理论分析,对大型双通道宽体客机的水平尾翼进行了初步设计.首先确定了水平尾翼的主要主承力结构的布置形式,其次计算了水平尾翼在飞行过程中的载荷情况,进行合理选材,根据各结构元的受力特点确定细节尺寸和铺层形式.在CATIA软件中创建三维模型,在MSC.Patran/Nastran中进行有限元静强度校核,并进行了受力翼盒蒙皮铺层的优化,得到的结果满足预期设计许用值目标,并实现了等强度设计.     

基于单层数值特征曲线法的复合材料接头强度分析

提出了基于单层的特征曲线法，利用Patran／Nastran有限元软件对复合材料机械连接接头强度进行了分析计算。根据提出的基于单层的数值特征曲线法，各个角度铺层的特征长度采用数值方法分别计算，根据各层的特征曲线计算各层的破坏载荷，最后确定接头的破坏载荷。通过算例分析，计算结果跟试验值吻合很好，较基于层合板特征曲线法所得结果更精确，说明了该方法的有效性。     

飞机主起落架舱门变形分析与边界约束优化

基于有限元软件Patran和Nastran，对一种常见的短程民用飞机主起落架舱门在空中严重工况下的变形进行仿真分析，并通过试验验证有限元模型的准确性；最后，根据有限元仿真分析结果对舱门的边界约束进行优化，并将优化后的舱门变形情况与优化前进行对比分析；分析结果表明，优化边界约束后的舱门变形量显著减小，其结构应力水平明显降低。     

压缩载荷下夹层结构斜坡过渡区域性能分析

建立了泡沫夹层结构斜坡过渡区域的三维(3D)有限元模型,进行了斜坡过渡区域的坡度角分析优化。基于有限元分析软件MSC.Patran/Nastran,建立了考虑斜坡过渡区面板铺层递减的泡沫夹层结构的有限元模型,研究了结构在单轴压缩载荷作用下的力学行为,进一步讨论了坡度角对于夹层结构过渡区域结构强度和稳定性的影响规律。研究结果表明,泡沫夹层结构坡度角在25°~30°时能够达到提高结构承载能力及减轻结构质量的双重目的。     

基于混合人工鱼群算法的结构有限元模型修正

将模拟退火算法(SAA)与具有交叉和高斯变异的人工鱼群算法(AFSA)相结合,提出了一种基于混合人工鱼群算法(HAFSA)的结构有限元模型修正方法;针对外编有限元模型修正程序直接嵌入Patran/Nas-tran软件存在困难的情况,设计了一种灵巧且方便的接口模块。以试验模型测试数据与有限元模型计算值的向量残差建立目标函数,在基本AFSA中引入交叉和高斯变异算子用于加快全局优化搜索速度,将目标函数优化值不断刷新公告板,再利用SAA进行局部细化搜索从而显著提高优化解的精度,在满足算法终止条件后获得设计参数的最优值;结合Fortran语言和Visual Basic语言编译接口模块,运行模型修正程序时循环修改Patran软件生成的建模文件并反复调用Nastran软件进行求解。以欧洲航空研究科技组织的基准模型——GARTEUR飞机模型为例,修正结果表明,应用HAFSA进行结构有限元模型修正是可行且有效的。     

全复合材料主承力梁结构研制与分析验证

根据结构特点和受力特性,研制了一种全复合材料主承力梁结构。给出了主梁的铺层设计,详述了其成形工艺。基于MSC.Patran/Nastran建立了主梁有限元分析模型,采用线性求解器对多级载荷作用下的主梁进行了静强度分析,给出了结构应变与位移结果。同时设计了强度试验方案,对主梁结构进行了静强度试验验证,采集了应变与位移信息,确定了结构的响应。结果表明,全复合材料主承力梁结构满足强度设计要求,为复合材料应用于主承力结构提供了依据。     

Structural optimization for multiple structure cases and multiple payload cases with a two-level multipoint approximation method

This paper is to address structural optimization problems where multiple structure cases or multiple payload cases can be considered simultaneously. Both types of optimization problems involve multiple finite element models at each iteration step, which draws high demands in opti-mization methods. Considering the common characteristic for these two types of problems, which is that the design domain keeps the same no matter what the structure cases or payload cases are, both problems can be formulated into the unified expressions. A two-level multipoint approxima-tion (TMA) method is firstly improved with the use of analytical sensitivity analysis for structural mass, and then this improved method is utilized to tackle these two types of problems. Based on the commercial finite element software MSC.Patran/Nastran, an optimization system for multiple structure cases and multiple payload cases is developed. Numerical examples are conducted to ver-ify its feasibility and efficiency, and the necessity for the simultaneous optimizations of multiple structure cases and multiple payload cases are illustrated as well.     

DFR法在结构疲劳优化设计中的应用

 提出了基于有限元分析的细节疲劳额定值(DFR)疲劳可靠性分析方法,将有限元分析与疲劳分析进行关联,编写基于有限元分析的DFR法分析软件(FEM-DFR),对试验件进行疲劳寿命分析,与试验对比吻合较好,验证了方法的准确性。在此基础上,针对疲劳优化周期长和效率低的问题,开发了集成Patran/Nastran、FEM-DFR和iSIGHT的疲劳优化平台,在此平台上完成了某型飞机作动筒支座细节的优化,该平台数据传输流畅、操作效率高、优化质量好,具有一定的工程应用价值。