CN106991230A - 一种法兰结构的有限元模型简化方法 - Google Patents

一种法兰结构的有限元模型简化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106991230A
CN106991230A CN201710200425.0A CN201710200425A CN106991230A CN 106991230 A CN106991230 A CN 106991230A CN 201710200425 A CN201710200425 A CN 201710200425A CN 106991230 A CN106991230 A CN 106991230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flange
gap
units
bolt
simplifying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710200425.0A
Other languages
English (en)
Inventor
宋波涛
池福俭
李建平
秦建兵
陈奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority to CN201710200425.0A priority Critical patent/CN106991230A/zh
Publication of CN106991230A publication Critical patent/CN106991230A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种法兰结构的有限元模型简化方法，包括：步骤一：建立法兰模型；步骤二：建立BUSH单元；步骤四：定义材料属性；步骤三：建立GAP单元；步骤五：定义GAP单元属性，即完成法兰结构的建模。本发明的一种法兰结构的有限元模型简化方法其具有的优点为：1)采用BUSH单元模拟螺栓，不需要建立实体螺栓模型以及法兰上的螺栓孔，不用定义螺栓与法兰之间接触关系，节省了建模时间且降低了出错的风险；2)采用GAP单元模拟接触，无须定义上下法兰之间的接触关系，可以通过GAP单元载荷方便的求得接触载荷；3)可以通过BUSH单元轴力与剪力快速完成螺栓强度校核、法兰螺栓孔挤压强度校核等。

Description

一种法兰结构的有限元模型简化方法
技术领域
本发明属于飞机辅助计算机设计领域，尤其涉及一种法兰结构的有限元模型简化方法。
背景技术
当前有限元分析技术已经广泛应用到飞机设计的整个流程中，静强度分析、疲劳寿命分析、损伤容限分析等都离不开有限元软件，它不仅降低了试验成本而且能够明显缩短设计周期。
目前有限元分析中法兰结构建模的大体步骤如下：首先建立有限元模型，包含上下法兰模型、螺栓、螺母模型，其次定义接触关系，选择有接触关系的两个区域所包含的单元，判断接触区域的接触法向；然后根据接触法向建立接触面；最后根据接触面，选择接触类型及设定一些必要的控制参数。由于法兰连接中螺栓较多，需要定义法兰之间的接触以及各个螺栓与法兰的接触，这样设定下来工作量很大也容易出错，且错误不易排查，因此，工程师希望找到一种新的简单且正确的模拟法兰结构的有限元模型简化方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种法兰结构的有限元模型简化方法，解决目前有限元分析中模拟法兰结构时工作量大、易出错等问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种法兰结构的有限元模型简化方法，包括
步骤一：建立法兰模型
根据需要模拟的法兰尺寸及厚度，建立法兰的有限元模型，其中模型中忽略法兰中的螺栓孔；
步骤二：建立BUSH单元
所述BUSH单元是一种连接单元，用于替代法兰结构中的螺栓单元，所述BUSH单元建立于法兰螺栓的轴线位置处；
步骤三：建立GAP单元
所述GAP单元又称间隙单元，GAP单元是一种接触单元，用于模拟法兰结构中法兰的接触；
步骤四：定义属性
所述属性包括材料属性和BUSH单元属性；
步骤五：定义GAP单元属性，即完成法兰结构的建模。
进一步地，GAP单元属性包括张开刚度、压缩刚度、横向刚度、初始间隙、预载荷和摩擦系数。
本发明的一种法兰结构的有限元模型简化方法其具有的优点为：
1)采用BUSH单元模拟螺栓，不需要建立实体螺栓模型以及法兰上的螺栓孔，不用定义螺栓与法兰之间接触关系，节省了建模时间且降低了出错的风险；
2)采用GAP单元模拟接触，无须定义上下法兰之间的接触关系，可以通过GAP单元载荷方便的求得接触载荷；
3)可以通过BUSH单元轴力与剪力快速完成螺栓强度校核、法兰螺栓孔挤压强度校核等。
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为本发明法兰结构的有限元模型简化方法流程图。
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型的，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型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。
如图1所示为本发明的法兰结构的有限元模型简化方法的流程图，完成法兰结构的有限元建模其步骤包括：
步骤一：忽略法兰中的螺栓孔，根据法兰尺寸及厚度，采用合适的单元建立法兰模型，上下法兰模型节点互相协调，壳单元网格需平移至中面；
步骤二：在法兰螺栓轴线位置建立BUSH单元模拟螺栓连接；
步骤三：在接触面之间对应节点上建立一维GAP单元用来模拟法兰接触；
步骤四：依次对法兰、螺栓等按照设计要求赋予相应的材料属性、单元属性；
步骤五：定义接触单元属性：定义GAP单元的张开刚度为零，根据实际结构定义压缩刚度、横向刚度、初始间隙、预载荷以及各个方向的摩擦系数等参数，最终完成法兰结构的有限元简化模型。
本发明的一种法兰结构的有限元模型简化方法能够准确的模拟法兰结构受力且节省大量建模时间。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种法兰结构的有限元模型简化方法，其特征在于，包括
步骤一：建立法兰模型
根据需要模拟的法兰尺寸及厚度，建立法兰的有限元模型，其中模型中忽略法兰中的螺栓孔；
步骤二：建立BUSH单元
所述BUSH单元是一种连接单元，用于替代法兰结构中的螺栓单元，所述BUSH单元建立于法兰螺栓的轴线位置处；
步骤三：建立GAP单元
所述GAP单元又称间隙单元，GAP单元是一种接触单元，用于模拟法兰结构中法兰的接触；
步骤四：定义属性
所述属性包括材料属性和BUSH单元属性；
步骤五：定义GAP单元属性，即完成法兰结构的建模。
2.根据权利要求1所述的法兰结构的有限元模型简化方法，其特征在于，GAP单元属性包括张开刚度、压缩刚度、横向刚度、初始间隙、预载荷和摩擦系数。
CN201710200425.0A 2017-03-30 2017-03-30 一种法兰结构的有限元模型简化方法 Pending CN106991230A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710200425.0A CN106991230A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 一种法兰结构的有限元模型简化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710200425.0A CN106991230A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 一种法兰结构的有限元模型简化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106991230A true CN106991230A (zh) 2017-07-28

Family

ID=59412002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710200425.0A Pending CN106991230A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 一种法兰结构的有限元模型简化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106991230A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111209707A (zh) * 2020-02-21 2020-05-29 山东交通学院 承受压剪组合作用的摩擦型螺栓连接节点及方法及系统
CN112528393A (zh) * 2020-11-05 2021-03-19 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种船舶轴系连接法兰动力学分析建模方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1695579A (zh) * 2004-05-14 2005-11-16 安得士股份有限公司 按摩装置
WO2009158562A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Automatic generation of joint locations
CN103507226A (zh) * 2012-03-02 2014-01-15 马斯特模具（2007）有限公司 用于注塑成型装置的阀门衬套
CN104899342A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 广州汽车集团股份有限公司 一种锁止机构的刚柔体混合建模方法
CN105701296A (zh) * 2016-01-14 2016-06-22 东南大学 一种跑道形螺栓连接结构的有限元建模方法
CN206000859U (zh) * 2016-06-08 2017-03-08 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种锥形开缝衬套

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1695579A (zh) * 2004-05-14 2005-11-16 安得士股份有限公司 按摩装置
WO2009158562A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. Automatic generation of joint locations
CN103507226A (zh) * 2012-03-02 2014-01-15 马斯特模具（2007）有限公司 用于注塑成型装置的阀门衬套
CN104899342A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 广州汽车集团股份有限公司 一种锁止机构的刚柔体混合建模方法
CN105701296A (zh) * 2016-01-14 2016-06-22 东南大学 一种跑道形螺栓连接结构的有限元建模方法
CN206000859U (zh) * 2016-06-08 2017-03-08 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种锥形开缝衬套

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王启明: "复合材料机翼分离面的连接设计及优化方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111209707A (zh) * 2020-02-21 2020-05-29 山东交通学院 承受压剪组合作用的摩擦型螺栓连接节点及方法及系统
CN112528393A (zh) * 2020-11-05 2021-03-19 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种船舶轴系连接法兰动力学分析建模方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dillinger et al. Stiffness optimization of composite wings with aeroelastic constraints
CN106294992A (zh) 飞机结构强度模型的创建方法及装置
CN107451307B (zh) 一种多尺度计算复杂复合材料结构等效刚度矩阵的方法
CN101604353B (zh) 翼组件的设计方法
CN105930616A (zh) 一种飞机动翼面超静定结构的载荷分配方法
CN102880761A (zh) 复杂装配体的构件拓扑优化设计方法
JP2019106188A (ja) シミュレーションシナリオをオーサリングする方法およびシステム
JP2018055509A (ja) 複合有限要素のプリ処理方法、複合材料の解析方法、解析サービスシステムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN109145393B (zh) 一种结构仿生轻量化设计方法
CN104036092A (zh) 面向装配工艺的三维工艺模型建模方法
CN106991230A (zh) 一种法兰结构的有限元模型简化方法
CN111159879B (zh) 一种集中传载结构的钉载处理方法
CN106354920A (zh) 风电机组中主轴承轴套强度分析方法及过盈量分析方法
CN106446387A (zh) 一种高速磁悬浮列车制动磁铁连接装置的疲劳寿命预测方法
CN108345745B (zh) 一种基于流固耦合的液氢储罐低温预应力湿模态分析方法
CN104166747B (zh) 一种考虑表面加工质量的栓接结合部动态特性分析方法
CN103177138B (zh) 翻边有限元建模方法
CN114818410A (zh) 一种对接实体焊缝疲劳强度的仿真方法
CN105528478A (zh) 一种飞机翼面结构传力特点的图示分析方法
Bournival et al. A mesh-geometry based method for coupling 1D and 3D elements
CN108090260B (zh) 一种接头约束载荷的分析方法
CN108710768B (zh) 一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法及装置
CN103678753B (zh) 一种分离界面连接强度的有限元计算方法
CN113673023B (zh) 一种飞机复杂块体结构疲劳载荷谱确定方法
CN112528393B (zh) 一种船舶轴系连接法兰动力学分析建模方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170728

RJ01 Rejection of invention patent application after publication