CN110334364B - 一种复合材料结构强度校核系统 - Google Patents

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CN110334364B CN201810629872.2A CN201810629872A CN110334364B CN 110334364 B CN110334364 B CN 110334364B CN 201810629872 A CN201810629872 A CN 201810629872A CN 110334364 B CN110334364 B CN 110334364B
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Abstract

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复合材料铺层次序优化系统，包括数据库制作模块，根据创建的广义有限元GFEM模型，对该原始模型数据进行提取，制作成数据库，为系统提供输入数据；复合材料强度校核模块，基于有限元模型，进行复合材料的静强度校核、稳定性校核以及连接强度校核；结果可视化模块，通过安全裕度云图，或结果标签，或结果表格查看强度校核分析结果。本发明基于复合材料结构总体有限元模型，可以快捷地完成模型的尺寸定义和材料许用值定义等，集成飞机结构强度校核使用的数据库、校核方法、校核流程和校核结果后处理功能，可以快速进行结构强度分析和尺寸定义的迭代，极大提高飞机结构强度校核的工作效率。

Description

一种复合材料结构强度校核系统
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种复合材料结构强度校核系统。
背景技术
随着航空工业的发展，人们对航空器的要求越来越高。为了增强市场竞争力，需要不断地提高航空器的性能，设法减轻结构重量，并提高结构的可靠性、维修性。在这种迫切的需求下，复合材料的出现日益显示出其得天独厚的优势和无穷的潜力。目前，复合材料在航空结构中的应用已逐渐从次结构过渡到了主结构，并进入主承力结构的设计。能够灵活准确地应用复合材料成为设计过程中的一个关键问题。
现有基于有限元理论而编制的各种强度设计软件在强度设计中越来越占据重要地位，近年来在复合材料的设计中亦显示出强大的支持力。然而，现有复合材料结构强度校核内容并不全面。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种复合材料结构强度校核系统，基于复合材料结构总体有限元模型，快捷地完成模型的尺寸定义和材料许用值定义等，极大提高飞机结构强度校核的工作效率。
本发明实施例提供的一种复合材料结构强度校核系统，该系统包括：
数据库制作模块，根据创建的广义有限元GFEM模型，对该原始模型数据进行提取，制作成数据库，为系统提供输入数据；
复合材料强度校核模块，基于有限元模型，进行复合材料的静强度校核、稳定性校核以及连接强度校核；
结果可视化模块，通过安全裕度云图，或结果标签，或结果表格查看强度校核分析结果；
其中，安全裕度是指零件或构件所用材料的失效应力(或应变)与设计应力(或设计应变)的比值与1的差值。
进一步地，上述系统中，所述数据库包括铺层信息数据库、载荷信息数据库和材料信息数据库。
进一步地，上述系统中，所述复合材料静强度校核包括一维单元静强度校核和二维单元静强度校核。
进一步地，上述系统中，所述复合材料稳定性校核包括一维单元的局部失稳和压损校核，加筋板的柱屈曲校核，二维单元的压缩、剪切、弯曲失稳校核。
进一步地，上述系统中，所述一维单元静强度校核流程包括：
1)载荷处理，通过广义有限元GFEM模型，提取一维结构单元中所有一维单元的轴向力，取所有一维单元轴向力的最大值(受拉)或最小值(受压)作为一维结构单元的轴向力；
2)裕度计算，根据受载以及层合板的等效模量求出拉压应变，与已知的许用值进行比较，对一维单元结构进行静强度校核；
进一步地，上述系统中，所述拉压应变公式如下：
Figure BDA0001699392390000021
上述公式中，其中，P为一维结构单元的轴向力；
Ex为长桁等效弹性模量；
A为长桁横截面积。
进一步地，上述系统中，所述一维单元局部失稳校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即：
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
2)裕度计算，一维结构单元长桁腹板为三边简支一边自由，其计算方法为：
Figure BDA0001699392390000031
进一步地，上述系统中，所述长桁腹板载荷根据刚度分配：
Figure BDA0001699392390000032
上述公式中，其中，P一维结构单元的轴向力；
Pw为一维结构单元腹板的轴向力；
Ew，Ef分别为一维结构单元腹板、缘条的等效弹性模量；
Aw，Af分别为一维结构单元腹板、缘条的横截面积。
进一步地，上述系统中，所述一维单元局部压损校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
2)裕度计算，一维结构单元的压损按三边简支一边自由方法计算：
Figure BDA0001699392390000033
Figure BDA0001699392390000034
Figure BDA0001699392390000035
Figure BDA0001699392390000036
上述公式中，其中，Fcu为压缩极限强度；
Ex，Ey单元轴向和垂直于轴向的压缩弹性模量，根据经典层合板理论计算；
Dij为层合板的弯曲刚度参数；
Vxy，Vyx为层合板xy、yx面内泊松比；
b为一维结构单元腹板的高度或缘条高度；
t为厚度。
进一步地，上述系统中，所述加筋板的柱屈曲校核流程包括：
1)载荷处理，取一维结构单元中所有一维单元轴向力的平均值作为一维结构单元的载荷，取二维结构单元中所有的四边形单元沿x方向力流的平均值作为二维结构单元的载荷，即：
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
NxF＝average(NxFi)，i＝1，2，3，4...
NxR＝average(NxRi)，i＝1，2，3，4...
加筋板载荷计算公式如下：
Figure BDA0001699392390000041
上述公式中，其中NxF，NxR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元沿x方向的力流；
bF，bR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元的宽度。
2)裕度计算，按欧拉方程和约翰逊-欧拉方程校核，一维结构单元的柱屈曲来自Bruhn手册提供方法：
当
Figure BDA0001699392390000042
时，使用欧拉方程：
Figure BDA0001699392390000043
当
Figure BDA0001699392390000044
时，使用约翰逊-欧拉方程：
Figure BDA0001699392390000045
Figure BDA0001699392390000046
上述公式中，其中Fcr为柱屈曲临界载荷；
E为加筋板等效压缩模量；
L为一维结构单元长度；
ρ为加筋板回转半径；
Ex为一维结构单元等效压缩模量；
FcS为计算采用压缩极限强度和压损许用应力较小的值。
进一步地，上述系统中，所述二维单元静强度校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的最大值(受拉力时)或最小值(受压力时)计算该结构单元的应变；
Nx＝(Nxi)max or min，i＝1，2，3，4...：
Ny＝(Nyi)max or min，i＝1，2，3，4...：
Nxy＝(Nxyi)max or min，i＝1，2，3，4...：
2)裕度计算，
x方向应变分量：
Figure BDA0001699392390000051
y方向应变分量：
Figure BDA0001699392390000052
剪切应变分量：
Figure BDA0001699392390000053
使用复合应变公式，则安全裕度为：
Figure BDA0001699392390000054
上述公式中，其中，Nx，Ny，Nxy为x，y，剪切方向力流的极值；
t为蒙皮厚度；
Ex，Ey为层合板沿x，y方向等效弹性模量；
Gxy为xy面内剪切模量；
μ12，μ21为泊松比；
[εx]，[εy]为材料应变许用值，根据拉伸或者压缩进行选择；
[γxy]为材料剪切应变许用值。
进一步地，上述系统中，所述二维单元压缩、剪切复合校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的平均值作为该结构单元的载荷；
Nx＝average(Nxi)，i＝1，2，3，4...：
Ny＝average(Nyi)，i＝1，2，3，4...；
Nxy＝average(Nxyi)，i＝1，2，3，4...；
2)裕度计算，二维结构单元稳定性的边界条件为四边简支；
压缩稳定性校核中，单轴压缩稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000061
双轴压缩稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000062
剪切稳定性校核中，剪切稳定性计算方法：
Figure BDA0001699392390000063
压剪复合失稳，压剪耦合稳定性计算方法：
Figure BDA0001699392390000064
Figure BDA0001699392390000065
上述公式中，其中Nxcr为单位长度上轴压屈曲载荷；
a，b二维结构单元的长和宽；
Dij为层合板的弯曲刚度系数；
m，n为屈曲半波数；
Ks为剪切失稳系数。
取m＝1，2，3...10及n＝1，2，3...10，由上式计算一系列的Nxcr，取其中最小值作为压缩失稳的临界载荷。
进一步地，上述系统中，所述二维单元弯曲、剪切复合校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的平均值作为该结构单元的载荷；
二维结构单元的弯曲载荷：
Figure BDA0001699392390000071
上述公式中，其中A11为层合板面内拉伸刚度系数；
I为二维结构单元垂向截面惯性矩；
b为二维结构单元的宽度；
t为二维结构单元的厚度；
2)裕度计算，二维结构单元稳定性的边界条件为四边简支；
弯曲稳定性校核中，弯曲稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000072
上述公式中，其中b为二维结构单元的宽度；
Dij为层合板的弯曲刚度系数；
Kb为弯曲失稳系数，计算公式如下：
Figure BDA0001699392390000073
上述公式中，其中λ为无量纲参数，λ＝(a/b)(D22/D11)；
m为屈曲半波数，取m＝1，2，3...10；
剪切稳定性计算方法同二维单元压剪复合失稳校核中的算法；
弯剪耦合稳定性算法：
Figure BDA0001699392390000074
Figure BDA0001699392390000081
进一步地，上述系统中，在计算所述二维结构单元的弯曲载荷时，二维结构单元与两侧的一维结构单元相连处变形协调，应变相同：
Figure BDA0001699392390000082
Figure BDA0001699392390000083
进一步地，上述系统中，若二维结构单元受纯弯载荷，比较两侧一维结构单元的应变量，取其中较大值作为二维结构单元两侧边缘的应变：
Figure BDA0001699392390000084
进一步地，上述系统中，所述安全裕度云图是指将每个结构单元的安全裕度进行统计并将结构单元按照一定的色阶进行着色。
进一步地，上述系统中，所述结果标签是指将每个结构单元的安全裕度值以标签的形式显示在每个结构单元上。
与现有技术相比，本发明复合材料结构强度校核系统，包括数据库制作模块，根据创建的广义有限元GFEM模型，对该原始模型数据进行提取，制作成数据库，为系统提供输入数据；复合材料强度校核模块，基于有限元模型，进行复合材料的静强度校核、稳定性校核以及连接强度校核；结果可视化模块，通过安全裕度云图，或结果标签，或结果表格查看强度校核分析结果。本发明基于复合材料结构总体有限元模型，可以快捷地完成模型的尺寸定义和材料许用值定义等，集成飞机结构强度校核使用的数据库、校核方法、校核流程和校核结果后处理功能，可以快速进行结构强度分析和尺寸定义的迭代，极大提高飞机结构强度校核的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种复合材料结构强度校核系统流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明复合材料结构强度校核应用Aerocheck软件。Aerocheck软件是一款完全独立自主开发的CAE软件，基于Python语言开发，采用模型-视图-控制器(MVC架构)，以及采用SQLite数据库进行数据管理，基于VTK开发3D图形引擎，基于wxPython开发图形界面，并进行了大量自动化回归测试和工程测试，最终实现复合材料铺层次序优化设计。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例公开了一种复合材料结构强度校核系统，该系统包括：
数据库制作模块，根据创建的广义有限元GFEM模型，对该原始模型数据进行提取，制作成数据库，为系统提供输入数据；
复合材料强度校核模块，基于有限元模型，进行复合材料的静强度校核、稳定性校核以及连接强度校核；
结果可视化模块，通过安全裕度云图，或结果标签，或结果表格查看强度校核分析结果。
其中，安全裕度是指零件或构件所用材料的失效应力(或应变)与设计应力(或设计应变)的比值与1的差值。
实施中，广义有限元(GFEM，Generalized Finite Method)是常规有限元方法在思想上的延伸，它基于单位分解方法，通过在结点处引入广义自由度，对结点自由度进行再次插值，从而提高有限元方法的逼近精度，或满足对特定问题的特殊逼近要求。基于广义有限元方法对单元形状函数构造理论的深入研究，具有任意内部特征(空洞、夹杂、裂纹等)及外部特征(凹角、角点、棱边等)的复杂问题，都将在简单、且与区域无关的有限元网络上加以求解。
具体的，如图1所示，实施中，根据广义有限元GFEM模型求解计算，获得铺层数据库制作工具铺层库信息表格，以及载荷数据库制作工具f06文件，和几何信息。通过数据库交互界面可查看铺层和载荷信息，也可进行单元尺寸定义、材料许用值定义等。最后，强度校核完成后，若满足安全裕度，则进行模型属性更新；若不满足安全裕度，则重新进行尺寸定义优化。
本发明实施例串联复合材料结构强度校核的各个环节，提供完整的强度校核流程，实现强度校核工作的软件自动化，缩短强度校核迭代时间。本发明基于复合材料结构总体有限元模型，可以快捷地完成模型的尺寸定义和材料许用值定义等，集成飞机结构强度校核使用的数据库、校核方法、校核流程和校核结果后处理功能，可以快速进行结构强度分析和尺寸定义的迭代，极大提高飞机结构强度校核的工作效率。
优选的，所述数据库包括铺层信息数据库、载荷信息数据库和材料信息数据库。
实施中，对原始模型数据进行提取，制作成特定格式的数据库，为软件提供输入数据，数据库内容为铺层信息数据库、载荷信息数据库和材料信息数据库。
优选的，所述复合材料静强度校核包括一维单元静强度校核和二维单元静强度校核。具体的，复合材料静强度校核主要考察层合板拉伸、压缩和剪切的应变水平。
优选的，所述复合材料稳定性校核包括一维单元的局部失稳和压损校核，加筋板的柱屈曲校核，二维单元的压缩、剪切、弯曲失稳校核。
实施中，飞机机翼、尾翼和机身上的薄壁/加筋结构承受压缩、剪切、扭转和弯曲等载荷作用时，最常见的失效模式为丧失稳定性。复合材料稳定性校核主要包括一维单元的局部失稳和压损校核，加筋板的柱屈曲校核，二维单元的压缩、剪切、弯曲失稳校核。
进一步地，上述系统中，所述一维单元静强度校核流程包括：
1)载荷处理，通过广义有限元GFEM模型，提取一维结构单元中所有一维单元的轴向力，取所有一维单元轴向力的最大值(受拉)或最小值(受压)作为一维结构单元的轴向力；
2)裕度计算，根据受载以及层合板的等效模量求出拉压应变，与已知的许用值进行比较，对一维单元结构进行静强度校核；
进一步地，上述系统中，所述拉压应变公式如下：
Figure BDA0001699392390000111
上述公式中，其中，P为一维结构单元的轴向力；
Ex为长桁等效弹性模量；
A为长桁横截面积。
本发明实施中，一维单元的材料失效主要通过应变控制，根据受载以及层合板的等效模量求出拉压应变，与已知的许用值进行比较。
进一步地，上述系统中，所述一维单元局部失稳校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即：
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
2)裕度计算，一维结构单元长桁腹板为三边简支一边自由，其计算方法为：
Figure BDA0001699392390000112
进一步地，上述系统中，所述长桁腹板载荷根据刚度分配：
Figure BDA0001699392390000113
上述公式中，其中，P一维结构单元的轴向力；
Pw为一维结构单元腹板的轴向力；
Ew，Ef分别为一维结构单元腹板、缘条的等效弹性模量；
Aw，Af分别为一维结构单元腹板、缘条的横截面积。
进一步地，上述系统中，所述一维单元局部压损校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
2)裕度计算，一维结构单元的压损按三边简支一边自由方法计算：
Figure BDA0001699392390000121
Figure BDA0001699392390000122
Figure BDA0001699392390000123
Figure BDA0001699392390000124
上述公式中，其中，Fcu为压缩极限强度；
Ex，Ey单元轴向和垂直于轴向的压缩弹性模量，根据经典层合板理论计算；
Dij为层合板的弯曲刚度参数；
Vxy，Vyx为层合板xy、yx面内泊松比；
b为一维结构单元腹板的高度或缘条高度；
t为厚度。
进一步地，上述系统中，所述加筋板的柱屈曲校核流程包括：
1)载荷处理，取一维结构单元中所有一维单元轴向力的平均值作为一维结构单元的载荷，取二维结构单元中所有的四边形单元沿x方向力流的平均值作为二维结构单元的载荷，即：
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
NxF＝average(NxFi)，i＝1，2，3，4...
NxR＝average(NxRi)，i＝1，2，3，4...
按《复合材料结构稳定性分析指南》中的有效宽度法校核，加筋板载荷计算公式如下：
Figure BDA0001699392390000131
上述公式中，其中NxF，NxR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元沿x方向的力流；
bF，bR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元的宽度。
2)裕度计算，按欧拉方程和约翰逊-欧拉方程校核，一维结构单元的柱屈曲来自Bruhn手册提供方法：
当
Figure BDA0001699392390000132
时，使用欧拉方程：
Figure BDA0001699392390000133
当
Figure BDA0001699392390000134
时，使用约翰逊-欧拉方程：
Figure BDA0001699392390000135
Figure BDA0001699392390000136
上述公式中，其中Fcr为柱屈曲临界载荷；
E为加筋板等效压缩模量；
L为一维结构单元长度；
ρ为加筋板回转半径；
Ex为一维结构单元等效压缩模量；
FcS为计算采用压缩极限强度和压损许用应力较小的值。
进一步地，上述系统中，所述二维单元静强度校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的最大值(受拉力时)或最小值(受压力时)计算该结构单元的应变；
Nx＝(Nxi)max or min，i＝1，2，3，4...；
Ny＝(Nyi)max or min，i＝1，2，3，4...；
Nxy＝(Nxyi)max or min，i＝1，2，3，4...；
2)裕度计算，
x方向应变分量：
Figure BDA0001699392390000141
y方向应变分量：
Figure BDA0001699392390000142
剪切应变分量：
Figure BDA0001699392390000143
使用复合应变公式，则安全裕度为：
Figure BDA0001699392390000144
上述公式中，其中，Nx，Ny，Nxy为x，y，剪切方向力流的极值；
t为蒙皮厚度；
Ex，Ey为层合板沿x，y方向等效弹性模量；
Gxy为xy面内剪切模量；
μ12，μ21为泊松比；
[εx]，[εy]为材料应变许用值，根据拉伸或者压缩进行选择；
[γxy]为材料剪切应变许用值。
进一步地，上述系统中，所述二维单元压缩、剪切复合校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元(若该结构单元中有三角形单元，则忽略)力流的平均值作为该结构单元的载荷；
Nx＝average(Nxi)，i＝1，2，3，4...；
Ny＝average(Nyi)，i＝1，2，3，4...：
Nxy＝average(Nxyi)，i＝1，2，3，4...；
2)裕度计算，二维结构单元稳定性的边界条件为四边简支；
压缩稳定性校核中，单轴压缩稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000151
双轴压缩稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000152
剪切稳定性校核中，剪切稳定性计算方法：
Figure BDA0001699392390000153
压剪复合失稳，压剪耦合稳定性计算方法：
Figure BDA0001699392390000154
Figure BDA0001699392390000155
上述公式中，其中Nxc为单位长度上轴压屈曲载荷；
a，b二维结构单元的长和宽；
Dij为层合板的弯曲刚度系数；
m，n为屈曲半波数；
Ks为剪切失稳系数。
取m＝1，2，3...10及n＝1，2，3...10，由上式计算一系列的Nxcr，取其中最小值作为压缩失稳的临界载荷。
进一步地，上述系统中，所述二维单元弯曲、剪切复合校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元(若该结构单元中有三角形单元，则忽略)力流的平均值作为该结构单元的载荷；
二维结构单元的弯曲载荷：
Figure BDA0001699392390000161
上述公式中，其中A11为层合板面内拉伸刚度系数；
I为二维结构单元垂向截面惯性矩；
b为二维结构单元的宽度；
t为二维结构单元的厚度；
2)裕度计算，二维结构单元稳定性的边界条件为四边简支；
弯曲稳定性校核中，弯曲稳定性计算方法为：
Figure BDA0001699392390000162
上述公式中，其中b为二维结构单元的宽度；
Dij为层合板的弯曲刚度系数；
Kb为弯曲失稳系数，计算公式如下：
Figure BDA0001699392390000163
上述公式中，其中λ为无量纲参数，λ＝(a/b)(D22/D11)；
m为屈曲半波数，取m＝1，2，3...10；
剪切稳定性计算方法同二维单元压剪复合失稳校核中的算法；
弯剪耦合稳定性算法：
Figure BDA0001699392390000164
Figure BDA0001699392390000165
进一步地，上述系统中，在计算所述二维结构单元的弯曲载荷(弯矩)时，二维结构单元与两侧的一维结构单元相连处变形协调，应变相同：
Figure BDA0001699392390000166
Figure BDA0001699392390000167
进一步地，上述系统中，若二维结构单元受纯弯载荷，比较两侧一维结构单元的应变量，取其中较大值作为二维结构单元两侧边缘的应变：
Figure BDA0001699392390000171
进一步地，如图2所示，所述安全裕度云图是指将每个结构单元的安全裕度进行统计并将结构单元按照一定的色阶进行着色。
进一步地，如图3所示，所述结果标签是指将每个结构单元的安全裕度值以标签的形式显示在每个结构单元上。
本发明实施例提供丰富的强度校核结果查看方式，用户可通过安全裕度云图、结果标签、表格等途径更好的查看分析结果。
综上，本发明提高了飞机结构强度校核和尺寸定义的工作效率、规范和协同性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种复合材料结构强度校核系统，其特征在于，该系统包括：
数据库制作模块，根据创建的广义有限元GFEM模型，对该原始模型数据进行提取，制作成数据库，为系统提供输入数据；
复合材料强度校核模块，基于有限元模型，进行复合材料的静强度校核、稳定性校核以及连接强度校核；所述复合材料静强度校核包括一维单元静强度校核和二维单元静强度校核，所述复合材料稳定性校核包括一维单元的局部失稳和压损校核，加筋板的柱屈曲校核，二维单元的压缩、剪切、弯曲失稳校核，所述一维单元静强度校核流程包括：
1)载荷处理，通过广义有限元GFEM模型，提取一维结构单元中所有一维单元的轴向力，取所有一维单元轴向力的最大值(受拉)或最小值(受压)作为一维结构单元的轴向力；
2)裕度计算，根据受载以及层合板的等效模量求出拉压应变，与已知的许用值进行比较，对一维单元结构进行静强度校核，
所述一维单元局部失稳校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即：
P＝average(Pi)，i＝1，2，3，4...
2)裕度计算，一维结构单元长桁腹板为三边简支一边自由，其计算方法为：
Figure FDA0004125445530000011
所述加筋板的柱屈曲校核流程包括：
1)载荷处理，取一维结构单元中所有一维单元轴向力的平均值作为一维结构单元的载荷，取二维结构单元中所有的四边形单元沿x方向力流的平均值作为二维结构单元的载荷，即：
N xF＝average(NxFi)，i＝1，2，3，4...
N xR＝average(N xRi)，i＝1，2，3，4...
加筋板载荷计算公式如下：
Figure FDA0004125445530000012
上述公式中，其中N xF，N xR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元沿x方向的力流；
bF，bR为加筋板一维结构单元前后二维结构单元的宽度，
2)裕度计算，按欧拉方程和约翰逊-欧拉方程校核，一维结构单元的柱屈曲来自Bruhn手册提供方法：
当
Figure FDA0004125445530000021
时，使用欧拉方程：
Figure FDA0004125445530000022
当
Figure FDA0004125445530000023
时，使用约翰逊-欧拉方程：
Figure FDA0004125445530000024
Figure FDA0004125445530000025
上述公式中，其中F cr为柱屈曲临界载荷；
E为加筋板等效压缩模量；
L为一维结构单元长度；
ρ为加筋板回转半径；
E x为一维结构单元等效压缩模量；
F cs为计算采用压缩极限强度和压损许用应力较小的值；
结果可视化模块，通过安全裕度云图，或结果标签，或结果表格查看强度校核分析结果；
其中，安全裕度是指零件或构件所用材料的失效应力(或应变)与设计应力(或设计应变)的比值与1的差值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据库包括铺层信息数据库、载荷信息数据库和材料信息数据库。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拉压应变公式如下：
Figure FDA0004125445530000026
上述公式中，其中，P为一维结构单元的轴向力；
Ex为长桁等效弹性模量；
A为长桁横截面积。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述长桁腹板载荷根据刚度分配：
Figure FDA0004125445530000027
上述公式中，其中，P一维结构单元的轴向力；
P w为一维结构单元腹板的轴向力；
E w，E f分别为一维结构单元腹板、缘条的等效弹性模量；
A w，A f分别为一维结构单元腹板、缘条的横截面积。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一维单元局部压损校核流程包括：
1)载荷处理，一维结构单元的载荷取所有一维单元轴向力的平均值，即
2)裕度计算，一维结构单元的压损按三边简支一边自由方法计算：
Figure FDA0004125445530000031
Figure FDA0004125445530000032
Figure FDA0004125445530000033
Figure FDA0004125445530000034
上述公式中，其中，Fcu为压缩极限强度；
Ex，Ey单元轴向和垂直于轴向的压缩弹性模量，根据经典层合板理论计算；
D ij为层合板的弯曲刚度参数；
V xy，V yx为层合板xy、yx面内泊松比；
b为一维结构单元腹板的高度或缘条高度；
t为厚度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二维单元静强度校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的最大值(受拉力时)或最小值(受压力时)计算该结构单元的应变；
N x＝(N xi)max or min，i＝1，2，3，4...；
N y＝(N yi)max or min，i＝1，2，3，4...；
N xy＝(N xyi)max or min，i＝1，2，3，4...；
2)裕度计算，
x方向应变分量：
Figure FDA0004125445530000035
y方向应变分量：
Figure FDA0004125445530000041
剪切应变分量：
Figure FDA0004125445530000042
使用复合应变公式，则安全裕度为：
Figure FDA0004125445530000043
上述公式中，其中，N x，N y，N xy为x，y，剪切方向力流的极值；
t为蒙皮厚度；
E x，E y为层合板沿x，y方向等效弹性模量；
G xy为xy面内剪切模量；
μ12，μ21为泊松比；
[εx]，[εy]为材料应变许用值，根据拉伸或者压缩进行选择；
[γxy]为材料剪切应变许用值。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二维单元压缩、剪切复合校核流程如下：
1)载荷处理，选取同一个结构单元中所有四边形单元力流的平均值作为该结构单元的载荷；N x＝average(N xi)，i＝1，2，3，4...；
N y＝average(N yi)，i＝1，2，3，4...；
N xy＝average(N xyi)，i＝1，2，3，4...；
2)裕度计算，二维结构单元稳定性的边界条件为四边简支；
压缩稳定性校核中，单轴压缩稳定性计算方法为：
Figure FDA0004125445530000044
双轴压缩稳定性计算方法为：
Figure FDA0004125445530000045
剪切稳定性校核中，剪切稳定性计算方法：
Figure FDA0004125445530000051
压剪复合失稳，压剪耦合稳定性计算方法：
Figure FDA0004125445530000052
Figure FDA0004125445530000053
上述公式中，其中N xcr为单位长度上轴压屈曲载荷；
a，b二维结构单元的长和宽；
D ij为层合板的弯曲刚度系数；
m，n为屈曲半波数；
K s为剪切失稳系数，
取m＝1,2,3…10及n＝1,2,3…10，由上式计算一系列的N xcr，取其中最小值作为压缩失稳的临界载荷。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二维单元弯曲、剪切复合校核流程如下：
二维结构单元的弯曲载荷：
Figure FDA0004125445530000054
上述公式中，其中A11为层合板面内拉伸刚度系数；
I为二维结构单元垂向截面惯性矩；
b为二维结构单元的宽度；
t为二维结构单元的厚度；
弯曲稳定性校核中，弯曲稳定性计算方法为：
Figure FDA0004125445530000055
上述公式中，其中b为二维结构单元的宽度；
K b为弯曲失稳系数，计算公式如下:
Figure FDA0004125445530000056
上述公式中，其中λ为无量纲参数，λ＝(a/b)(D 22/D 11)；
m为屈曲半波数，取m＝1,2,3…10；
剪切稳定性计算方法同二维单元压剪复合失稳校核中的算法；
弯剪耦合稳定性算法：
Figure FDA0004125445530000061
Figure FDA0004125445530000062
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在计算所述二维结构单元的弯曲载荷时，二维结构单元与两侧的一维结构单元相连处变形协调，应变相同：
Figure FDA0004125445530000063
Figure FDA0004125445530000064
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，若二维结构单元受纯弯载荷，比较两侧一维结构单元的应变量，取其中较大值作为二维结构单元两侧边缘的应变：
Figure FDA0004125445530000065
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全裕度云图是指将每个结构单元的安全裕度进行统计并将结构单元按照一定的色阶进行着色。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述结果标签是指将每个结构单元的安全裕度值以标签的形式显示在每个结构单元上。
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