[发明专利]一种集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机结构强度分析技术领域，尤其涉及一种集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法。

背景技术

现代飞机广泛采用金属接头，金属接头的作用是将两部分的主体结构进行连接，由于其几何形状往往比较复杂，载荷量级大，金属接头结构应力集中现象严重，其金属接头结构如图1所示，图中所示的金属接头既有与其他金属平面相连接的底座部分，又有与其他金属结构相近的接头部位，底座部分与接头部分又焊接在一起，对于此类形状复杂的金属机构主要采用实体有限元分析的方法，有限元分析结果严重依赖网格尺寸大小，而实际操作中有限元网格尺寸大小的确定现没有成文规定，设计人员往往根据自己“经验”确定，这就导致数值求解精度降低、迭代次数多，导致研制周期变长。

发明内容

本发明的目的是提供一种集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法，解决目前的集中传载金属接头有限元网格划分不准确致使求解精度低、迭代次数多等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法，适用于几何结构复杂且受集中传载的金属接头，包括

步骤一：对几何结构复杂的金属接头进行二次实体单元网格剖分；

步骤二：选择相应的求解器求解

若集中传载的所述金属接头受的是静态载荷，则采用静态求解器对所述金属接头进行有限元精确应力求解；若集中传载的所述金属接头受的是动态载荷，则选用动力学显示求解器对所述金属接头进行动态求解；

步骤三：查看应力结果，确定结构高应力区

依据求解之后的所述金属接头的等效应力云图中应力最大值所发生的区域，确定高应力区范围，之后若金属接头结构在所述等效应力云图中的多个单元应力数值在最大值附近，则认为此区域为金属接头结构的高应力区；

步骤四：查询高应力区单元积分点应力数值和单元节点数值；

若单元积分点与单元节点的数值相当，则网格尺寸大小划分合理；若两者相差较大，继续细化划分网格并重复步骤二至步骤四，直至单元积分点应力数值和节点应力数值相当。

进一步地，所述集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法使用的有限元软件包括ABAQUS。

进一步地，步骤二中，进行静态求解选用的求解器包括ABAQUS/Standard静态求解器，进行动态求解选用的求解器包括ABAQUS/Explist动态求解器。

进一步地，步骤三中，所述多个数值至少为5个。

进一步地，步骤四中，所述数值相当指的是单元积分点应力数值与单元节点应力数值的误差在5％以内。

另外，对单元节点与单元积分点的含义做一下简单的阐述以便理解，单元节点是表征单元内场函数的特征点，在选取单元的时候就已经定下；单元积分点是指在进行场函数积分的时候，为了增加精度选取的特征点。一般有限元求解是先求解每个节点的位移，然后通过形函数插值得到单元内任何一点的位移(含积分点位移)；对单元应力，一般通过偏微分求解首先得到积分点应力，然后通过线性外推法或平均化方法得到节点应力，最后根据节点应力得到单元内任何一点的应力。

本发明的集中传载金属接头有限元网格尺寸确定方法给出一种几何形状复杂且集中传载的金属接头有限元网格尺寸确定方法，精确获得结构数值解，使得有限元求解精度提高，克服了现有技术中依靠“经验”法的缺陷，减少了迭代次数，提高了数值求解精度，进而缩短了研制周期，降低了研制成本。

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为现有技术的金属接头结构示意图。

图2为本发明一实施例的单元节点与单元积分点分布图。

图3为本发明一实施例的某型机集中传载金属接头仿真示意图。

图4为采用“工程尝试法”结果示意图。

图5为采用本发明的“查询单元节点与单元积分点数值关系”结果示意图。

具体实施方式