CN106599404A - 一种直升机机体质量分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直升机机体质量分配方法。所述直升机机体质量分配方法包括如下步骤：步骤1：获取直升机机体刚度模型及质量分布清单；步骤2：将质量个体分为第一、第二及第三质量集团；步骤3：使第一质量集团连接至直升机机体；步骤4：对所述第三质量集团求和；步骤5：使第二质量集团分配至直升机机体；步骤6：判断分解并分配至该两个相邻的航向框体的质量个体在框体的位置，进一步通过杠杆原理将位于该圈内部分的质量个体分配至该框体的外圈上；步骤7：计算最终直升机机体重心位置；步骤8：获得第三质量集团的预设位置坐标，并将第三质量集团设置在所述预设位置坐标并刚性连接至直升机机体。采用本申请能够有效进行质量分配。

Description

一种直升机机体质量分配方法
技术领域
本发明涉及直升机技术领域，特别是涉及一种直升机机体质量分配方法。
背景技术
直升机机体有限元建模使用计算机模拟计算全机结构的模态振频振型参数，在结构设计阶段，评估机体动力学设计的合理性，以减小机体的振动响应。直升机机体有限元建模是直升机设计阶段的重要工作。
传统机体有限元建模的质量分配方法是手工完成的。这种方式存在两个问题，一是建立的MPC太多，影响模型查看；二是手工完成，耗时太多。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直升机机体质量分配方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种直升机机体质量分配方法，所述直升机机体质量分配方法包括如下步骤：
步骤1：获取直升机机体刚度模型以及直升机机体质量分布清单，所述直升机机体刚度模型包括多个航向框体；所述直升机机体质量分布清单包括多个质量个体、各个质量个体坐标以及初始直升机机体重心位置；
步骤2：将所述直升机机体质量分布清单上的质量个体分为第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团；
步骤3：采用第一方法处理所述第一质量集团，使第一质量集团连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤4：对所述第三质量集团求和得Gw；
步骤5：采用第二方法处理所述第二质量集团，从而使第二质量集团分配至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤6：所述框体包括外圈以及由外圈围成的圈内部分，判断所述步骤5中的分解并分配至该两个相邻的航向框体的质量个体在框体的位置，若位于圈内部分，则进一步通过杠杆原理将位于该圈内部分的质量个体分配至该框体的外圈上；
步骤7：根据所述步骤1至所述步骤6，计算第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团处理后的最终直升机机体重心位置；
步骤8：通过最终直升机机体重心位置与初始直升机机体位置以及公式，从而获得第三质量集团的预设位置坐标，并将第三质量集团设置在所述预设位置坐标并刚性连接至直升机机体。
优选地，所述第一方法为：对所述第一质量集团，直接以刚性方式连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体。
优选地，所述第二方法为：判断第二质量集团中的任意一个第二质量个体的位置，当该第二质量个体的位置位于两个相邻的航向框体内，则通过杠杆原理将该质量个体分解并分配至该两个相邻的航向框体上；当该第二质量个体的位置位于任意一个相邻的航向框体上，则将该第二质量个体的有限元单元重合至该航向框体上；当具有多个第二质量个体的位置位于任意两个相邻的航向框体外，则将所述多个第二质量个体按重心等效原则进行合并，并刚性连接至两个相邻的航向框体上。
优选地，所述杠杆原理为满足下式关系：其中，
Mo为任意一个第二质量个体；ma和mb分别是Mo分配到航向框体Ka和航向框体Kb上的质量；Xa和Xb是Ka和Kb的航向坐标；ma和mb的侧向坐标和垂向坐标与Mo相同。
优选地，所述步骤7采用如下公式获得第三质量集团的预设位置坐标：其中，
Gw为第三质量集团求和；Gc为机体重心；(xc,yc,zc)为机体重心Gc的坐标，Go为自动分配后机体重心；(xo,yo,zo)为自动分配后机体重心Go坐标；(xw,yw,zw)为Gw的坐标。
采用本申请的直升机机体质量分配方法能够有效进行质量分配，且方法简单，相对于现有技术，提高了效率。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的直升机机体质量分配方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1是根据本发明一实施例的直升机机体质量分配方法的流程示意图。
如图1所示的直升机机体质量分配方法包括如下步骤：
步骤1：获取直升机机体刚度模型以及直升机机体质量分布清单，直升机机体刚度模型包括多个航向框体；直升机机体质量分布清单包括多个质量个体、各个质量个体坐标以及初始直升机机体重心位置；举例来说，直升机机体质量分布清单如下表1所示(表1中的质量分类栏为步骤2进行分类后填写)：
表1：
步骤2：将直升机机体质量分布清单上的质量个体分为第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团(如表1所示，该分类为通过质量的大小进行分类，在本表1中，设定小于5的划为第三质量集团，5～35划为第二质量集团，大于35划为第一质量集团)；
步骤3：采用第一方法处理第一质量集团，使第一质量集团连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤4：对第三质量集团求和得Gw；
步骤5：采用第二方法处理第二质量集团，从而使第二质量集团分配至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤6：框体包括外圈以及由外圈围成的圈内部分，判断步骤5中的分解并分配至该两个相邻的航向框体的质量个体在框体的位置，若位于圈内部分，则进一步通过杠杆原理将位于该圈内部分的质量个体分配至该框体的外圈上；可以理解的是，若位于外圈上，则不需要在进行进一步分配。
步骤7：根据步骤1至步骤6，计算第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团处理后的最终直升机机体重心位置；
步骤8：通过最终直升机机体重心位置与初始直升机机体位置以及公式，从而获得第三质量集团的预设位置坐标，并将第三质量集团设置在所述预设位置坐标并刚性连接至直升机机体。
采用本申请的直升机机体质量分配方法能够有效进行质量分配，且方法简单，相对于现有技术，提高了效率。
在本实施例中，第一方法为：对所述第一质量集团，直接以刚性方式连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体。
在本实施例中，第二方法为：判断第二质量集团中的任意一个第二质量个体的位置，当该第二质量个体的位置位于两个相邻的航向框体内，则通过杠杆原理将该质量个体分解并分配至该两个相邻的航向框体上；当该第二质量个体的位置位于任意一个相邻的航向框体上，则将该第二质量个体的有限元单元重合至该航向框体上；当具有多个第二质量个体的位置位于任意两个相邻的航向框体外，则将多个第二质量个体按重心等效原则进行合并，并刚性连接至两个相邻的航向框体上。
在本实施例中，杠杆原理为满足下式关系：其中，
Mo为任意一个第二质量个体；ma和mb分别是Mo分配到航向框体Ka和航向框体Kb上的质量；Xa和Xb是Ka和Kb的航向坐标；ma和mb的侧向坐标和垂向坐标与Mo相同。
在本实施例中，步骤7采用如下公式获得第三质量集团的预设位置坐标：其中，
Gw为第三质量集团求和；Gc为机体重心；(xc,yc,zc)为机体重心Gc的坐标，Go为自动分配后机体重心；(xo,yo,zo)为自动分配后机体重心Go坐标；(xw,yw,zw)为Gw的坐标。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种直升机机体质量分配方法，其特征在于，所述直升机机体质量分配方法包括如下步骤：
步骤1：获取直升机机体刚度模型以及直升机机体质量分布清单，所述直升机机体刚度模型包括多个航向框体；所述直升机机体质量分布清单包括多个质量个体、各个质量个体坐标以及初始直升机机体重心位置；
步骤2：将所述直升机机体质量分布清单上的质量个体分为第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团；
步骤3：采用第一方法处理所述第一质量集团，使第一质量集团连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤4：对所述第三质量集团求和得Gw；
步骤5：采用第二方法处理所述第二质量集团，从而使第二质量集团分配至直升机机体刚度模型中的直升机机体；
步骤6：所述框体包括外圈以及由外圈围成的圈内部分，判断所述步骤5中的分解并分配至该两个相邻的航向框体的质量个体在框体的位置，若位于圈内部分，则进一步通过杠杆原理将位于该圈内部分的质量个体分配至该框体的外圈上；
步骤7：根据所述步骤1至所述步骤6，计算第一质量集团、第二质量集团以及第三质量集团处理后的最终直升机机体重心位置；
步骤8：通过最终直升机机体重心位置与初始直升机机体位置以及公式，从而获得第三质量集团的预设位置坐标，并将第三质量集团设置在所述预设位置坐标并刚性连接至直升机机体。
2.如权利要求1所述的直升机机体质量分配方法，其特征在于，所述第一方法为：对所述第一质量集团，直接以刚性方式连接至直升机机体刚度模型中的直升机机体。
3.如权利要求2所述的直升机机体质量分配方法，其特征在于，所述第二方法为：判断第二质量集团中的任意一个第二质量个体的位置，当该第二质量个体的位置位于两个相邻的航向框体内，则通过杠杆原理将该质量个体分解并分配至该两个相邻的航向框体上；当该第二质量个体的位置位于任意一个相邻的航向框体上，则将该第二质量个体的有限元单元重合至该航向框体上；当具有多个第二质量个体的位置位于任意两个相邻的航向框体外，则将所述多个第二质量个体按重心等效原则进行合并，并刚性连接至两个相邻的航向框体上。
4.如权利要求3所述的直升机机体质量分配方法，其特征在于，所述杠杆原理为满足下式关系：
其中，
Mo为任意一个第二质量个体；ma和mb分别是Mo分配到航向框体Ka和航向框体Kb上的质量；Xa和Xb是Ka和Kb的航向坐标；ma和mb的侧向坐标和垂向坐标与Mo相同。
5.如权利要求4所述的直升机机体质量分配方法，其特征在于，所述步骤7采用如下公式获得第三质量集团的预设位置坐标：
其中，
Gw为第三质量集团求和；Gc为机体重心；(xc,yc,zc)为机体重心Gc的坐标，Go为自动分配后机体重心；(xo,yo,zo)为自动分配后机体重心Go坐标；(xw,yw,zw)为Gw的坐标。
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