CN111382477B - 基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法 - Google Patents

基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法包括：根据复合材料壁板的结构形式，从中提取出具有代表性的结构基因组，建立基于结构基因组的几何模型，并对几何模型进行网格离散；利用结构基因组内部结构的基体相和增强相的力学性能通过均匀化理论分析以获得结构基因组的材料性能；根据复合材料壁板的宏观结构建立复合材料壁板的分析模型；将结构基因组的材料性能赋予壁板的分析模型，对复合材料壁板进行分析。本发明以结构基因组技术为基础从复合材料壁板结构周期性出发，建立壁板结构的结构基因组，降低了复合材料壁板结构建模复杂性，在保证分析结果准确度的基础上大大缩短了复合材料壁板的分析前处理时间与分析时间。

Description

基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法
技术领域
本发明涉及复合材料仿真技术领域，特别是涉及一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法。
背景技术
复合材料由两种或两种以上的材料通过物理或化学的方式混合而得到，与金属材料相比能够达到很好地减重效果。当前飞机的机翼和机身等结构广泛的使用由复合材料骨架和蒙皮组成的壁板结构，壁板结构是飞机结构中一种非常重要的承载结构形式，它具有结构重量特性轻、材料利用率高特点，能很好的满足飞机结构轻量化设计的条件。
当前复合材料壁板的分析主要是基于工程算法或者有限元方法进行校核，需要对壁板模型根据几何模型进行有限元模型建模，而且根据加筋的形状的不同需要进行不同的模型设置，导致复合材料壁板结构建模复杂，增加了复合材料壁板结构分析的时间。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1、根据复合材料壁板的结构形式，从中提取出具有代表性的结构基因组，建立基于结构基因组的几何模型，并对结构基因组的几何模型进行网格离散；
S2、利用结构基因组的内部结构的基体相和增强相的力学性能通过均匀化理论进行分析以获得结构基因组的材料性能；
S3、根据复合材料壁板的宏观结构建立复合材料壁板的分析模型；
S4、将结构基因组的材料性能赋予壁板的分析模型，从而对复合材料壁板进行分析。
较佳地，在步骤S1中，复合材料包括但不限于热固性复合材料与热塑性复合材料。
较佳地，在步骤S4中，复合材料壁板分析包含但不限于复合材料壁板的屈曲分析、变形分析、断裂破坏分析、以及疲劳寿命分析。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明针对复合材料壁板的结构分析问题，提出了一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法，减少了复合材料壁板的建模时间，加快计算分析的速度。
本发明中所提供的方法，能够针对复合材料壁板的宏观结构，以结构基因组技术为基础从复合材料壁板结构周期性出发，建立壁板结构的结构基因组，降低了复合材料壁板结构建模复杂性，在保证分析结果准确度的基础上大大缩短了复合材料壁板的分析前处理时间与分析时间。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法的流程图。
图2为本发明较佳实施例的结构基因组示意图。
图3为本发明较佳实施例的长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的加筋壁板结构基因组示意图。
图5为本发明较佳实施例的加筋壁板宏观结构分析模型示意图。
图6为本发明较佳实施例的加筋壁板屈曲分析结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。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的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。
如图1所示，本实施例提供一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法，其包括以下步骤：
步骤101、根据复合材料壁板的结构形式，从中提取出具有代表性的结构基因组，建立基于结构基因组的几何模型(如图2所示，上一层是复合材料壁板的结构，下一层是对应的结构基因组的几何模型)，并对结构基因组的几何模型进行网格离散。
其中，在步骤101中，复合材料包括但不限于热固性复合材料与热塑性复合材料。
步骤102、利用结构基因组的内部结构的基体相和增强相的力学性能通过均匀化理论进行分析以获得结构基因组的材料性能。
步骤103、根据复合材料壁板的宏观结构建立复合材料壁板的分析模型。
步骤104、将结构基因组的材料性能赋予壁板的分析模型，从而对复合材料壁板进行分析。
其中，在步骤104中，复合材料壁板分析包含但不限于复合材料壁板的屈曲分析、变形分析、断裂破坏分析、以及疲劳寿命分析。
本发明中所提供的方法，能够针对复合材料壁板的宏观结构，以结构基因组技术为基础从复合材料壁板结构周期性出发，建立壁板结构的结构基因组，降低了复合材料壁板结构建模复杂性，在保证分析结果准确度的基础上大大缩短了复合材料壁板的分析前处理时间与分析时间。
以长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板为例，介绍按照本发明技术方案进行实施，给出了详细的实施过程。
1、长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板的结构如图3所示，根据长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板的结构形式，从长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板的结构中提取出具有代表性的结构基因组，然后建立基于结构基因组的几何模型，并进行网格的离散，如图4所示。
2、利用结构基因组的内部结构的基体相和增强相的力学性能通过均匀化理论进行分析以获得结构基因组的材料性能。
3、根据树脂基复合材料加筋壁板的宏观结构建立长纤维增强的树脂基复合材料加筋壁板结构的分析模型，如图5所示。
4、将加筋壁板结构基因组的材料性能赋予壁板宏观分析模型，然后对复合材料壁板屈曲模态进行计算分析，屈曲模态分析结果如图6所示。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于结构基因组技术的复合材料壁板分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、根据复合材料壁板的结构形式，从中提取出具有代表性的结构基因组，建立基于结构基因组的几何模型，并对结构基因组的几何模型进行网格离散；
S2、利用结构基因组的内部结构的基体相和增强相的力学性能通过均匀化理论进行分析以获得结构基因组的材料性能；
S3、根据复合材料壁板的宏观结构建立复合材料壁板的分析模型；
S4、将结构基因组的材料性能赋予壁板的分析模型，从而对复合材料壁板进行分析；
在步骤S1中，复合材料包括热固性复合材料与热塑性复合材料；
在步骤S4中，复合材料壁板分析包含复合材料壁板的屈曲分析、变形分析、断裂破坏分析、以及疲劳寿命分析。
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