[发明专利]一种对结构件强度的有限元计算方法

说明书

一种对结构件强度的有限元计算方法，通过NASTRAN软件对结构件进行有限元建模计算，获得结构件有限元网格中各单元和节点的编号以及不同载荷工况对应的强度数据；根据实际需求确定需要处理的单元和节点作为分析目标，将分析目标按编号顺序列出；按照分析目标各强度数据的分析域值以及结构件有限元网格中各单元和节点的编号以及对应的强度数据，得到符合分析域值范围的分析目标在不同载荷工况下的强度数据；将分析目标在所有载荷工况中的强度数据的最大值作为结构件强度的有限元计算值。

技术领域

本发明涉及飞机结构强度分析领域，具体是一种对结构件强度的有限元计算方法。

背景技术

飞机静强度设计工作是飞机研制过程中的最主要工作之一，静强度设计工作是指通过计算、分析以及试验确保飞机结构在正常使用过程中不会发生破坏，静强度设计工作主要分为静强度计算、静强度分析以及静力试验三部分。

飞机静强度计算多采用有限元法，NASTRAN是全国乃至全世界航空领域公认的有限元计算软件之一。随着计算机的飞速发展，静强度计算工作更加细致，有限元网格更精细化，单元和节点数量大幅增加，计算的载荷工况也越来越多。NASTRAN有限元计算结果数据量增大，对结构件强度进行有限元计算的难度也进一步提高。

NASTRAN有限元计算结果文件的后处理主要采用PATRAN，PATRAN主要作用为NASTRAN有限元计算进行前处理，同时也具有一定的后处理功能，但其功能较少。目前PATRAN可以将有限元计算的单元或节点的应力和位移数据按图表的形式给出。PATRAN显示单元或节点的应力图时，仅能够按照单个载荷工况显示，无法从图中直接看出单元或节点应力最大的载荷工况；给出单元或节点的应力和位移数据时，仅能够按PATRAN定义的格式给出，工程上实用性不强；静强度工程师利用PATRAN进行结构件强度的有限元计算效率较低。

发明内容

基于当前对具体结构件强度进行有限元计算的软件功能比较单一，而且效率不高，实用性不强，本发明的目的在于提出一种灵活、高效、实用的对结构件强度的有限元计算方法。

一种对结构件强度的有限元计算方法，其特征包含以下内容：1)通过NASTRAN软件对结构件进行有限元建模计算，获得结构件有限元网格中各单元和节点的编号以及不同载荷工况对应的强度数据；2)根据实际需求确定需要处理的单元和节点作为分析目标，将分析目标按编号顺序列出；3)将NASTRAN计算结果文件中步骤2确定的分析目标的强度数据按类型进行分类；4)分别按需求确定出分析目标各强度数据的分析域值；5)按照分析目标各强度数据的分析域值以及结构件有限元网格中各单元和节点的编号以及对应的强度数据，得到符合分析域值范围的分析目标在不同载荷工况下的强度数据；6)将步骤5)得到的分析目标在不同载荷工况下的强度数据进行排序筛选，获得分析目标在所有载荷工况中的强度数据的最大值，将该最大值作为结构件强度的有限元计算值。

本发明的有益效果在于：本发明能够根据静强度工程师的实际需求，对结构件强度进行有限元计算，获取关注部位的强度数据。该方法中的数据处理方式可根据需求进行变化，灵活性高；可对关注的区域的单元或节点进行单独处理，效率高；筛选出的数据可根据工程师要求的格式列出，实用性强。本方法可有效提高强度工程师结构强度分析效率。

附图说明

图1是结构件的有限元网格示意图，图中的单元编号为部分分析目标的顺序编号。

具体实施方式

参考附图，以飞机上某结构件为例，一种对结构件强度的有限元计算方法包含以下步骤：

1)通过NASTRAN软件对结构件进行有限元建模计算，获得结构件有限元网格中各单元和节点的编号以及不同载荷工况对应的强度数据。结构件有限元网格如图1所示，根据设计需要，载荷工况共32种，每种载荷工况下的强度数据类型相同，包含应力、单元内力和节点位移；

2)根据实际需求确定结构件连接部位的单元作为分析目标，单元编号为241至380，按顺序列出；