[发明专利]颤振分析建模方法

说明书

本发明提供了一种颤振分析建模方法，包括：建立全飞行器的结构模型，对全飞行器的结构模型进行有限元离散以获取全飞行器的模态分析模型；在全飞行器机身上选取机体插值节点，在全飞行器的翼面上选取翼面插值节点；根据设定马赫数确定分析工况，确定控制参数、气动参数和坐标系，生成后处理关键词；依次选取全飞行器的模态分析模型中的翼类有限元模型的关键节点，建立翼类气动面，利用翼面插值节点对翼类气动面进行插值以完成翼类气动面的建模；建立体类气动面，利用机体插值节点对体类气动面进行插值以完成体类气动面的建模。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中飞行器模态分析和颤振分析中建模相互独立的技术问题。

技术领域

本发明涉及飞行器气动弹性分析技术领域，尤其涉及一种颤振分析建模方法。

背景技术

飞行器颤振是飞行器受到扰动后会产生振动，其振动自身引起气动力激励而导致的一种自激振动现象。颤振往往导致结构在几秒钟内迅速破坏，严重影响飞行器安全，因此颤振一直是飞行器设计中重点关注的气动弹性问题。

飞行器颤振分析的基础数据是飞行器频率/振型等模态数据、飞行器非定常气动力和飞行包络。而飞行器频率/振型等模态数据是通过模态分析获得，模态分析结果是颤振分析的基础数据，要模态分析结果需要先建立模态分析模型，模态分析以飞行器的详细结构、质量质心及转动惯量数据为基础进行建模，模态分析模型是飞行器的固有属性。飞行器非定常气动力以飞行器的外形为基础进行建模，同时颤振分析中结构网格节点与非定常气动力模型网格节点进行插值以传递载荷。

飞行器模态分析通常在前处理程序Hypermesh中进行建模；颤振分析的建模方式是通过输入颤振分析的关键词卡片进行建模(包括控制参数、气动参数、机身/翼面气动面、颤振分析设置等)，尤其是体类气动面建模存在大量的手工排序，插值节点数据需要从模态分析模型中人工提取，由于目前的颤振分析建模、模态分析建模是在不同的软件里进行的，需要的插值节点等数据通过手动进行交互，无法将模态分析建模与颤振分析建模统一。因此，目前亟待一种更加便捷的颤振分析建模方法和系统。

发明内容

本发明提供了一种颤振分析建模方法，能够解决现有技术中飞行器模态分析和颤振分析中建模相互独立的技术问题。

本发明提供了一种颤振分析建模方法，颤振分析建模方法包括：建立全飞行器的结构模型，对全飞行器的结构模型进行有限元离散以获取全飞行器的模态分析模型；在全飞行器的模态分析模型的基础上，在全飞行器机身上选取机体插值节点，在全飞行器的翼面上选取翼面插值节点；根据设定马赫数确定分析工况，确定控制参数、气动参数和坐标系，生成后处理关键词；依次选取全飞行器的模态分析模型中的翼类有限元模型的关键节点，根据选取的关键节点以及设定的展向节点数和弦向节点数建立翼类气动面，利用翼面插值节点对翼类气动面进行插值以完成翼类气动面的建模；建立体类气动面，利用机体插值节点对体类气动面进行插值以完成体类气动面的建模；根据翼类气动面模型和体类气动面模型完成全飞行器的颤振分析模型的构建。

进一步地，在全飞行器机身上选取机体插值节点具体包括：选取全飞行器的第一平面与全飞行器的机体最上侧的相交母线作为第一母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最左侧的相交母线作为第二母线节点；选取全飞行器的第二平面与全飞行器的机体最右侧的相交母线作为第三母线节点，第一平面与第二平面相垂直。

进一步地，在全飞行器的翼面上选取翼面插值节点具体包括：选取全飞行器的翼面上刚度超出设定刚度阈值的节点作为翼面插值节点。

进一步地，控制参数包括模态输入格式和模式输出格式，气动参数包括参考展长、参考弦长和参考面积，坐标系包括局部坐标系和笛卡尔坐标系；全飞行器的翼面上刚度超出设定刚度阈值的节点包括翼面骨架节点和加强筋节点。

进一步地，后处理关键词包括V-g图、V-f图、颤振模态和插值模态。

进一步地，翼类有限元模型的关键节点包括根弦前缘点、根弦后缘点、尖弦前缘点和尖弦后缘点。