[发明专利]一种多杆系结构有限元模型边界模拟方法

说明书

本发明涉及一种多杆系结构有限元模型边界模拟方法，其包括：步骤一：通过对本体结构与其支持结构传力分析，确定支持边界刚度矩阵规模；步骤二：通过支持边界刚度矩阵得到边界柔度矩阵B；步骤三：根据结构的柔度矩阵B计算得到刚度矩阵A；步骤四：使用有限元建模工具模拟结构的刚度矩阵A，从而模拟结构的边界条件。本发明的多杆系结构有限元模型边界模拟方法通过计算部件边界刚度矩阵，使用相应有限元软件模拟其边界刚度，从而实现部件有限元模型边界模拟，该方法思路简单、结果精度高，由于不需要在总体模型中进行计算，节约时间和资源；部件与其支持结构所采用建模工具不同，通过该方法也能准确模拟部件边界条件。

技术领域

本发明属于有限元应用技术领域，尤其涉及一种多杆系结构有限元模型边界模拟方法。

背景技术

用有限元模型模拟真实结构进行分析，已成机械、航空等领域的常规做法，在真实产品投产前，先进行有限元模型的结构分析，但是结构分析需要施加各种边界条件，边界条件施加的得当与否将直径影响有限元分析的精准度。

目前针对结构建模时边界条件模拟方法一般只有两种：一种采用刚性支持，假设结构边界刚度无限大，这种边界模拟方法简单，实施方便，但在分析时未考虑支持结构刚度的影响，结果精度会受到影响。另一种是采用总体模型进行计算分析，将结构与其支持结构模型组装起来，这种方法结果精度高，但总体模型规模较大，计算时间较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种多杆系结构有限元模型边界模拟方法，目的是准确模拟有限元模型边界，提高计算结果精度、缩短计算时间。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多杆系结构有限元模型边界模拟方法，包括：

步骤一：通过对本体结构与其支持结构传力分析，确定支持边界刚度矩阵规模；

步骤二：通过支持边界刚度矩阵得到边界柔度矩阵B；

步骤三：根据结构的柔度矩阵B计算得到刚度矩阵A；

步骤四：使用有限元建模工具模拟结构的刚度矩阵A，从而模拟结构的边界条件。

在本发明的优选实施例中，在将支持结构传递给本体结构的力分解成三个方向上的力，即Fx、Fy、Fz方向。

在本发明的优选实施例中，所示边界刚度矩阵规模大于或等于3X3阶。

在本发明的优选实施例中，有限元模建模工具包括NASTRAN。

在本发明的优选实施例中，模拟刚度矩阵中使用弹簧元模拟。

本发明的多杆系结构有限元模型边界模拟方法通过计算部件边界刚度矩阵，使用相应有限元软件模拟其边界刚度，从而实现部件有限元模型边界模拟，该方法思路简单、结果精度高，由于不需要在总体模型中进行计算，节约时间和资源；部件与其支持结构所采用建模工具不同，通过该方法也能准确模拟部件边界条件。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明的多杆系结构有限元模型边界模拟方法流程图。

图2为本发明一实施例的多杆系结构示意图。

图3为本发明一实施例的基于NASTRAN软件的支持结构刚度计算模型文件图。

图4为本发明一实施例的图4为基于NASTRAN软件的模拟边界后的计算模型文件图。

图5为本发明另一实施例的发动机与发动机架连接结构示意图。

图6为本发明另一实施例中的柔性矩阵B。

图7为本发明另一实施例中的刚度矩阵A。