CN112035964A - 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框 - Google Patents

一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框 Download PDF

Info

Publication number
CN112035964A
CN112035964A CN202010947769.XA CN202010947769A CN112035964A CN 112035964 A CN112035964 A CN 112035964A CN 202010947769 A CN202010947769 A CN 202010947769A CN 112035964 A CN112035964 A CN 112035964A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reinforcing frame
fuselage reinforcing
fuselage
material distribution
distribution scheme
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
CN202010947769.XA
Other languages
English (en)
Inventor
邢本东
吴斌
王向明
吕召燕
玄明昊
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.)
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Original Assignee
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China 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 Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC filed Critical Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority to CN202010947769.XA priority Critical patent/CN112035964A/zh
Publication of CN112035964A publication Critical patent/CN112035964A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/04—Constraint-based CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

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)

Abstract

本申请属于机身加强框结构设计技术领域，具体涉及一种机身加强框材料分布设计方法，包括：步骤一、建立机身加强框的有限元模型；步骤二、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到机身加强框上最佳材料分布方案；步骤三、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的挖空区域。此外，涉及一种机身加强框，该机身加强框梁腹板上的挖空区域、筋条分布方案由上述的机身加强框材料分布设计方法确定。

Description

一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框
技术领域
本申请属于机身加强框结构设计技术领域，具体涉及一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框。
背景技术
机身加强框为飞机上重要的承力结构，通常采用腹板与筋条的结构形式，其中，对腹板的设计多不考虑其传载情况，设计各处厚度均一，使机身加强框整体具有较大的质量，此外，筋条在腹板上的布局形式，多是由相关技术人员基于经验进行设计，将筋条在腹板上均匀布置，如图1所示，该种设计方法缺少可靠的标准，极度依赖相关技术人员的经验，主观任意性较大，存在腹板上应力水平低的地方有筋条分布，应力水平高的地方缺少筋条分布的情形，容易使机身加强框发生失稳现象。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种机身加强框材料分布设计方法，包括：
步骤一、建立机身加强框的有限元模型；
步骤二、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到机身加强框上最佳材料分布方案；
步骤三、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的挖空区域。
根据本申请的至少一个实施例，上述机身加强框材料分布设计方法中，还包括：
步骤四、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的筋条分布方案。
根据本申请的至少一个实施例，上述机身加强框材料分布设计方法中，还包括：
步骤五、基于机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案，构建机身加强框的结构模型；
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，则采用当前机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案；
若结构模型不满足设定承载要求，则更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案，重复步骤五、步骤六。
根据本申请的至少一个实施例，上述机身加强框材料分布设计方法中，所述步骤六中，根据对结构模型进行静力分析得到的静力分析图，更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案。
根据本申请的至少一个实施例，上述机身加强框材料分布设计方法中，所述步骤二中，定义设计变量为机身加强框上的材料分布；定义约束条件为机身加强框的重量约束、材料应力约束；定义目标函数为机身加强框的最大化刚度。
另一方面提供一种机身加强框，该机身加强框梁腹板上的挖空区域、筋条分布方案由任一上述的机身加强框材料分布设计方法确定。
附图说明
图1是机身加强框的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的机身加强框材料分布设计方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的机身加强框的结构示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。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，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种机身加强框材料分布设计方法，包括：
步骤一、建立机身加强框的有限元模型；
步骤二、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，得到机身加强框上最佳材料分布方案；
步骤三、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的挖空区域。
对于上述实施例公开的机身加强框材料分布设计方法，领域内技术人员可以理解的是，其通过软件优化得到机身加强框的最佳材料分布方案，获得机身加强框上各个部位的材料分布，因此，可基于此确定机身加强框腹板上的挖空区域，进而据此对机身加强框腹板进行挖空，以此能够降低机身加强框整体的质量。
在一些可选的实施例中，上述机身加强框材料分布设计方法中，还包括：
步骤四、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的筋条分布方案。
对于上述实施例公开的机身加强框材料分布设计方法，领域内技术人员可以理解的是，其基于机身加强框的最佳材料分布方案确定机身加强框上的筋条分布方案，据此在机身加强框腹板上设置筋条，可使筋条较好的参与传载，具有较高的传载效率，以及具有较好的承载能力，进而能够减少筋条的用量，降低机身加强框整体的质量，以及能够有效避免机身加强框发生失稳现象。
在一些可选的实施例中，上述机身加强框材料分布设计方法中，还包括：
步骤五、基于机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案，构建机身加强框的结构模型；
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，则采用当前机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案；
若结构模型不满足设定承载要求，则更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案，重复步骤五、步骤六，以确保机身加强框腹板上进行挖空、布置筋条能够很好的符合设定承载的要求。
在一些可选的实施例中，上述机身加强框材料分布设计方法中，所述步骤六中，根据对结构模型进行静力分析得到的静力分析图，更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案。
在一些可选的实施例中，上述机身加强框材料分布设计方法中，所述步骤二中，定义设计变量为机身加强框上的材料分布；定义约束条件为机身加强框的重量约束、材料应力约束；定义目标函数为机身加强框的最大化刚度。
另一方面提供一种机身加强框，该机身加强框梁腹板上的挖空区域、筋条分布方案由任一上述的机身加强框材料分布设计方法确定。
对于上述实施例公开的机身加强框，领域内技术人员可以理解的是，其腹板上的挖空区域、筋条分布方案根据上述机身加强框材料分布设计方法确定，整体具有较小的质量，及其较高的传载效率、承载能力，不容易发生失稳现象。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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，领域内技术人员应该理解的是，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 (6)

1.一种机身加强框材料分布设计方法，其特征在于，包括：
步骤一、建立机身加强框的有限元模型；
步骤二、定义设计变量、约束条件、目标函数，提交OptiStruct分析，得到机身加强框上最佳材料分布方案；
步骤三、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的挖空区域。
2.根据权利要求1所述的机身加强框材料分布设计方法，其特征在于，
还包括：
步骤四、根据最佳材料分布方案确定机身加强框腹板上的筋条分布方案。
3.根据权利要求2所述的机身加强框材料分布设计方法，其特征在于，
还包括：
步骤五、基于机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案，构建机身加强框的结构模型；
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，则采用当前机身加强框腹板上的挖空区域、筋条分布方案；
若结构模型不满足设定承载要求，则更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案，重复步骤五、步骤六。
4.根据权利要求3所述的机身加强框材料分布设计方法，其特征在于，
所述步骤六中，根据对结构模型进行静力分析得到的静力分析图，更新当前机身加强框腹板上的挖空区域和/或筋条分布方案。
5.根据权利要求1所述的机身加强框材料分布设计方法，其特征在于，
所述步骤二中，定义设计变量为机身加强框上的材料分布；定义约束条件为机身加强框的重量约束、材料应力约束；定义目标函数为机身加强框的最大化刚度。
6.一种机身加强框，其特征在于，该机身加强框梁腹板上的挖空区域、筋条分布方案由权利要求1-6任一所述的机身加强框材料分布设计方法确定。
CN202010947769.XA 2020-09-10 2020-09-10 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框 Pending CN112035964A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010947769.XA CN112035964A (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010947769.XA CN112035964A (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112035964A true CN112035964A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73585259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010947769.XA Pending CN112035964A (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112035964A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106503411A (zh) * 2016-12-19 2017-03-15 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种机身主承力加强框的设计方法
CN106599485A (zh) * 2016-11-29 2017-04-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种框梁整体件优化设计方法
CN107562994A (zh) * 2017-07-25 2018-01-09 华侨大学 薄板的加强肋拓扑优化设计方法
CN108491576A (zh) * 2018-02-12 2018-09-04 北京航空航天大学 一种复合材料机翼开口补强的优化设计方法
US20180285498A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 The Boeing Company Controlling and adjusting ply shapes of laminated composite structures for performance and manufacturing considerations
CN110502865A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种气密框筋条布置确定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106599485A (zh) * 2016-11-29 2017-04-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种框梁整体件优化设计方法
CN106503411A (zh) * 2016-12-19 2017-03-15 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种机身主承力加强框的设计方法
US20180285498A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 The Boeing Company Controlling and adjusting ply shapes of laminated composite structures for performance and manufacturing considerations
CN107562994A (zh) * 2017-07-25 2018-01-09 华侨大学 薄板的加强肋拓扑优化设计方法
CN108491576A (zh) * 2018-02-12 2018-09-04 北京航空航天大学 一种复合材料机翼开口补强的优化设计方法
CN110502865A (zh) * 2019-08-29 2019-11-26 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种气密框筋条布置确定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王奔: "基于ANASYS_workbench的机身加强框结构两级优化设计", 探索 创新 交流（第7集）——第七届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）, pages 1 - 3 *
王奔: "基于ANSYS Workbench的机身加强框结构两级优化设计", 探索 创新 交流（第7集）——第七届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）, pages 1 - 3 *
邓扬晨, 刘晓欧, 朱继宏: "飞机加强框的一种结构拓扑优化设计方法", 飞机设计, no. 04, pages 11 - 16 *
马建峰;陈五一;赵岭;赵大海;: "基于蜻蜓膜翅结构的飞机加强框的仿生设计", 航空学报, no. 03, pages 562 - 569 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107025340B (zh) 一种适用于增材制造的自支撑网状结构拓扑优化设计方法
CN107103138A (zh) 一种激光喷丸变刚度轻量化方法
CN109766656A (zh) 一种基于拓扑优化的梯度点阵结构设计方法
EP3345754A1 (en) Sandwich panel with recessed channel network
CN105584618A (zh) 结构部件以及生产结构部件的方法
CN106809373B (zh) 结构组件的盖板
Kaveh et al. Optimum design of large steel skeletal structures using chaotic firefly optimization algorithm based on the Gaussian map
US20110258952A1 (en) Wall Section for a Wind Turbine Tower and Wind Turbine Tower
CN109255144A (zh) 一种起落架刹车构件轻量化设计方法
CN101691012A (zh) 箱形支撑结构内部加筋板分布优化设计方法
CN106777693A (zh) 一种基于catia数模的实时优化设计方法
CN110955938A (zh) 一种具有梯度多孔夹芯的夹层结构拓扑优化方法
CN112035964A (zh) 一种机身加强框材料分布设计方法及其机身加强框
CN110727998B (zh) 用于连接燃料储箱的复合材料x型支架结构优化设计方法及系统
CN108256215A (zh) 一种基于结构拓扑优化的龙门加工中心滑枕及其优化设计方法
CN105447249A (zh) 一种动力吊舱结构的静力试验载荷计算方法
CN108846210A (zh) 悬置支架结构优化方法及系统
CN207449908U (zh) 列车的底架边梁和列车地板
CN111737908A (zh) 一种基于动载荷静力等效的蒙皮桁条结构快速动态优化设计方法
CN109299499B (zh) 考虑修正因子的多步骤结构优化设计方法及飞行器
CN110502865B (zh) 一种气密框筋条布置确定方法
Krishna et al. Bending analysis of honeycomb sandwich panels with metallic face sheets and GFRP core
CN112035963B (zh) 一种舱门结构设计方法
CN202175099U (zh) 一种卡车车架
CN114741917A (zh) 基于拓扑优化的宏微多级协同点阵结构的优化方法

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