CN110502865B - 一种气密框筋条布置确定方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于气密框筋条布置设计技术领域，具体涉及一种气密框筋条布置确定方法，包括：步骤一、建立气密框的有限元模型；步骤二、确定需要进行筋条布置的设计区域；步骤三、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到设计区域最佳的材料分布方案；步骤四、根据材料分布方案，确定筋条的布置方案。

Description

一种气密框筋条布置确定方法
技术领域
本申请属于气密框筋条布置设计技术领域，具体涉及一种气密框筋条布置确定方法。
背景技术
气密框是飞机上常见的承力结构，其为一种腹板加筋结构，当前其上筋条的布置方案多采用以下步骤实现：
1)、根据经验以及相关原则，将筋条在腹板上均匀布置得到气密框的结构模型；
2)、通过理论方法或有限元方法，进行应力校核，补强薄弱区域。
上述筋条布置方案确定过程属于逆向设计方法，过于保守，难以满足当下飞机减重的需求。
鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种气密框筋条布置确定方法，以于克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一种气密框筋条布置确定方法，包括以下步骤：
步骤一、建立气密框的有限元模型；
步骤二、确定需要进行筋条布置的设计区域；
步骤三、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到设计区域最佳的材料分布方案；
步骤四、根据材料分布方案，确定筋条的布置方案。
根据本申请的至少一个实施例，还包括以下步骤：
步骤五、根据布置方案建立气密框的结构模型；
步骤六、对结构模型进行静力分析；
若结构模型满足设定承载要求，则采用布置方案；
若结构模型不满足设定承载要求，则对布置方案进行修改，重复进行步骤四至步骤六。
根据本申请的至少一个实施例，步骤六中，对布置方案进行修改根据静力分析得到的静力分析图进行。
根据本申请的至少一个实施例，设计变量包括设计区域的材料分布；
约束条件包括气密框的重量约束及其材料应力约束；
目标函数包括气密框的最大化刚度。
根据本申请的至少一个实施例，气密框为气密壁板。
根据本申请的至少一个实施例，气密框为气密墙。
根据本申请的至少一个实施例，气密框为油压框。
附图说明
图1是根据本申请气密框筋条布置确定方法得到的设计区域；
图2是根据本申请气密框筋条布置确定方法得到材料分布方案；
图3是根据本申请气密框筋条布置确定方法得到的气密框结构模型；
图4是图3中气密框结构模型的静力分析图；
图5是根据现有筋条布置方案确定过程得到的气密框结构模型；
图6是图5中气密框结构模型的静力分析图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
本申请的技术方案是：
一种气密框筋条布置确定方法，包括以下步骤：
步骤一、建立气密框的有限元模型；
步骤二、确定需要进行筋条布置的设计区域，如图1所示；
步骤三、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct(Altair公司HperWorks中的OptiStruct模块)分析，得到设计区域最佳的材料分布方案，如图2所示；
步骤四、根据材料分布方案，确定筋条的布置方案。
对于上述实施例公开的气密框筋条布置确定方法，本领域技术人员可以理解的是，其通过软件优化得到设计区域最佳的材料分布方案，其筋条的布置方案基于材料分布方案得到，其筋条具有更高的承载效率，具有更高的结构强度，其是一种正向设计方法，相较于现有逆向设计方法可有效消除冗质量，从而能够降低气密框的质量，满足飞机的减重需求。
在一些可选的实施例中，还包括以下步骤：
步骤五、根据布置方案建立气密框的结构模型，如图3所示；
步骤六、对结构模型进行静力分析；
若结构模型满足设定承载要求，则采用布置方案；
若结构模型不满足设定承载要求，则对布置方案进行修改，重复进行步骤四至步骤六。
对于上述实施例公开的气密框筋条布置确定方法，本领域技术人员可以理解的是，其根据设定的承载要求基于静力分析的结果对筋条布置方案进行修改，使筋条的布置方案最终能够满足设定的承载要求。
在一些可选的实施例中，步骤六中，对布置方案进行修改根据静力分析得到的静力分析图(如图4所示)进行，根据静力分析图中的受力情况对筋条的位置进行相应调整。
在一些可选的实施例中，设计变量包括设计区域的材料分布；
约束条件包括气密框的重量约束及其材料应力约束；
目标函数包括气密框的最大化刚度。
在一些可选的实施例中，气密框为气密壁板。
在一些可选的实施例中，气密框为气密墙。
在一些可选的实施例中，气密框为油压框。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种气密框筋条布置确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、建立气密框的有限元模型；
步骤二、确定需要进行筋条布置的设计区域；
步骤三、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到所述设计区域最佳的材料分布方案；
步骤四、根据所述材料分布方案，确定筋条的布置方案；
步骤五、根据所述布置方案建立所述气密框的结构模型；
步骤六、对所述结构模型进行静力分析；
若所述结构模型满足设定承载要求，则采用所述布置方案；
若所述结构模型不满足设定承载要求，则对所述布置方案进行修改，重复进行步骤四至步骤六；
所述步骤六中，对所述布置方案进行修改根据所述静力分析得到的静力分析图进行；
所述设计变量包括所述设计区域的材料分布；
所述约束条件包括所述气密框的重量约束及其材料应力约束；
所述目标函数包括所述气密框的最大化刚度。
2.根据权利要求1所述的气密框筋条布置确定方法，其特征在于，
所述气密框为气密壁板。
3.根据权利要求1所述的气密框筋条布置确定方法，其特征在于，
所述气密框为气密墙。
4.根据权利要求1所述的气密框筋条布置确定方法，其特征在于，
所述气密框为油压框。
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