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        天線罩有限元建模方法優(yōu)化

        2013-11-18 06:28:30韓學(xué)禮
        關(guān)鍵詞:有限元模型天線罩優(yōu)化

        韓學(xué)禮

        【摘 要】在對飛機(jī)天線罩進(jìn)行強(qiáng)度分析,一般都采用有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算,因而快速準(zhǔn)確的建立天線罩結(jié)構(gòu)分析模型至關(guān)重要。本文運(yùn)用Catia程序和Femap程序?qū)μ炀€罩模型建立方法進(jìn)行優(yōu)化。

        【關(guān)鍵詞】有限元模型;天線罩;優(yōu)化

        0.概述

        飛機(jī)加裝各種電子任務(wù)系統(tǒng)天線,在加裝天線的機(jī)身部位須設(shè)計(jì)天線罩,天線罩由于氣動性能、天線布置等方面的不同,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)外形不盡相同,這就需要對每一個天線罩及其連接進(jìn)行強(qiáng)度校核。天線罩的強(qiáng)度校核最主要的部分就是天線罩有限元建模,一般天線罩有限元建模是將天線罩復(fù)雜幾何曲面直接用Femap程序進(jìn)行劃分,之后的加載及調(diào)試很麻煩且耗費(fèi)時(shí)間長,現(xiàn)在先運(yùn)用Catia程序?qū)⑻炀€罩復(fù)雜幾何曲面按所加載荷測壓點(diǎn)位置及測壓點(diǎn)代表區(qū)域進(jìn)行劃分,再用Femap程序建立有限元模型,這樣之后的加載及調(diào)試簡單且效率高,后續(xù)校核工作就會很快完成,就能更好按時(shí)完成科研任務(wù)。

        1.天線罩有限元建模

        天線罩模型建立的大致步驟:

        (1)建立一個天線罩Catia曲面數(shù)模,在數(shù)模上進(jìn)行一定的區(qū)域劃分。

        (2)在數(shù)?;A(chǔ)上建立天線罩有限元模型。

        (3)模型加氣動載荷。

        (4)與全機(jī)模型結(jié)合,涉及到天線罩與機(jī)身連接的處理及整個模型的約束。

        (5)有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

        前三步主要針對天線罩氣動載荷的精確、快速的施加,載荷施加的好壞是快速建立良好的天線罩有限元模型的關(guān)鍵。

        天線罩模型具體建立:

        (1)根據(jù)天線罩及其與機(jī)身連接結(jié)構(gòu),建立天線罩Catia曲面數(shù)模,用CATIA程序,在天線罩曲面數(shù)模上確定天線罩與機(jī)身連接緊固件位置并用點(diǎn)標(biāo)記出來,根據(jù)氣動載荷測壓點(diǎn)代表的區(qū)域在天線罩曲面數(shù)模上用曲線把區(qū)域標(biāo)記出來。

        圖1 天線罩區(qū)域劃分、連接件位置

        (2)將天線罩CATIA曲面數(shù)模讀入Femap程序,在Femap程序中對天線罩曲面數(shù)模上用曲線標(biāo)記出來的區(qū)域進(jìn)行板單元劃分,在連接位置標(biāo)記出來的點(diǎn)上建立節(jié)點(diǎn),用于連接處理,使模型更加符合實(shí)際情況。劃分單元的疏密程度視天線罩大小、天線罩曲面平滑程度及連接情況而定。用Femap程序,給出天線罩單元的材料、屬性。

        圖2 天線罩模型單元劃分

        (3)根據(jù)各測壓點(diǎn)的壓力系數(shù),計(jì)算出各測壓點(diǎn)代表的區(qū)域的面載荷,分別施加到各測壓點(diǎn)代表區(qū)域的模型單元上。

        設(shè)計(jì)面載荷 P=1.5qCp

        q—速壓;

        Cp—壓力系數(shù),各測壓點(diǎn)得出;

        1.5—安全系數(shù)。

        天線罩模型載荷施加后,根據(jù)有限元前處理軟件(Femap)中的計(jì)算合力命令,檢查加載后合力與給出的氣動載荷合力是否大致相同,合力的作用點(diǎn)坐標(biāo)與給出的是否大致相同,此處誤差應(yīng)不超過1%。

        (4)將天線罩模型與飛機(jī)全機(jī)模型相結(jié)合,天線罩與機(jī)身連接一般都通過快卸鎖連接,在一個快卸鎖處采用三個方向的彈簧元(CELAS2)進(jìn)行模擬。選取飛機(jī)模型上遠(yuǎn)離天線罩的框上的三個點(diǎn)施加位移約束來限定6個剛體位移。

        (5)用有限元分析軟件MSC/Nastran進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果中反映模型剛度方程良態(tài)特性的指標(biāo)ε如小于10-10,說明模型剛度方程是良態(tài)的,解題的精度滿足工程要求。計(jì)算結(jié)果中連接處的載荷、位移過渡良好,無突兀現(xiàn)象,連接處機(jī)身壁板應(yīng)力水平無異常,說明天線罩模型滿足計(jì)算要求。

        2.結(jié)束語

        精確、快速的加載是快速建立良好的天線罩有限元模型的關(guān)鍵,了解測壓點(diǎn)代表區(qū)域,在天線罩?jǐn)?shù)模上標(biāo)出來,再在標(biāo)示出來的區(qū)域內(nèi)建立單元,就加載此測壓點(diǎn)代表區(qū)域的面載荷,杜絕了一個單元,加載多個面載荷的情況,如不分區(qū)域,加載的時(shí)候,會有一個單元加載多個面載荷的情況,加載區(qū)域標(biāo)示出來這樣加載的時(shí)候操作起來很方便,加載的精確度高。建立良好的天線罩有限元模型,會使強(qiáng)度校核工作所需時(shí)間大大減少,保證科研任務(wù)的按時(shí)完成。 [科]

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