CN115726906A - 火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 - Google Patents
火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115726906A CN115726906A CN202211454286.1A CN202211454286A CN115726906A CN 115726906 A CN115726906 A CN 115726906A CN 202211454286 A CN202211454286 A CN 202211454286A CN 115726906 A CN115726906 A CN 115726906A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- finite element
- rocket
- element model
- connection structure
- frame
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 claims description 21
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 206010023230 Joint stiffness Diseases 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 4
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
本发明的实施例提供一种火箭‑机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法，包括：构建火箭‑机架连接结构的第一有限元模型；基于第一有限元模型，确定火箭‑机架连接结构的第一连接刚度；基于第一连接刚度，构建火箭‑机架连接结构的薄层单元有限元模型；其中，将第一连接刚度作为薄层单元有限元模型的连接刚度。本发明的实施例通过建立薄层单元有限元模型，减小了计算成本，并且针对火箭‑机架连接结构的薄层单元有限元模型给出了一种确定连接刚度的方法。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及航空航天领域，具体涉及火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法。
背景技术
机架是连接火箭弹体与火箭发动机的结构，在火箭实际工作过程中，火箭发动机等部件将会产生振动，振动通过机架传递至火箭弹体，影响火箭弹体本身的寿命以及火箭弹体上精密元器件的寿命，成为巨大的安全隐患。因此，研究火箭-机架连接结构的振动特性，对进一步分析振动对火箭弹体及其上的精密元器件的影响，具有重大意义。
相关技术中，要准确预测火箭-机架连接结构的振动特性，往往需要建立精细化有限元模型，但使用精细有限模型进行振动特性的计算时，计算成本较高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的实施例提供一种火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法，包括：构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型；基于第一有限元模型，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度；基于第一连接刚度，构建火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型；其中，将第一连接刚度作为薄层单元有限元模型的连接刚度。
本发明的实施例通过建立薄层单元有限元模型，减小了计算成本，并且针对火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型给出了一种确定连接刚度的方法。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的机架的结构示意图；
图2为本发明实施例的构建薄层单元有限元模型的流程示意图；
图3为本发明实施例的对第一有限元模型进行修正的流程示意图；
图4为本发明实施例的对薄层单元有限元模型进行修正的流程示意图；
图5为本发明实施例的轴向火箭-机架连接结构的结构示意图；
图6为本发明实施例的轴向火箭-机架连接结构的第一有限元模型的示意图；
图7为本发明实施例的轴向火箭-机架连接结构的结构示意图；
图8为本发明实施例的轴向火箭-机架连接结构的第一有限元模型的示意图；
图9为本发明实施例的切向火箭-机架连接结构的结构示意图；
图10为本发明实施例的切向火箭-机架连接结构的第一有限元模型的示意图；
图11为本发明实施例的切向火箭-机架连接结构的结构示意图；
图12为本发明实施例的切向火箭-机架连接结构的第一有限元模型的示意图。
需要说明的是，附图不一定按比例绘制，其仅以不影响本领域技术人员理解的示意性方式示出。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”“下方”“顶部”“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
为便于理解，首先对火箭的机架的结构进行简单介绍。参见图1，机架是连接火箭弹体与火箭发动机的结构，机架可以包括多个第一支座1和多个第二支座2，第一支座1可以通过火箭-机架连接结构与火箭弹体连接，第二支座2可以通过火箭-机架连接结构与火箭发动机连接，第一支座1和第二支座2通过多个连接杆3连接。需要说明的是，多个第一支座1和多个第二支座2分别设置在不同的平面上。根据机架与火箭的连接方式，第一支座1和第二支座2上可以设置有便于连接的连接孔4。
本发明的实施例中的火箭-机架连接结构，可以包括第一支座1与火箭弹体之间的连接结构和/或第二支座2与火箭发动机之间的连接结构。火箭-机架连接结构可以包括第一支座1与火箭弹体之间或第二支座2与火箭发动机之间通过栓接、铆接或焊接等方式连接后形成的结构。
参见图2，本发明的实施例提供一种火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法，包括：构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型；基于第一有限元模型，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度；基于第一连接刚度，构建火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型；其中，将第一连接刚度作为薄层单元有限元模型的连接刚度。
本发明的实施例通过建立薄层单元有限元模型，减小了计算成本，并且针对火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型给出了一种确定连接刚度的方法。
下面结合图2对本发明的实施例提供的方法进行更为详细的描述。
S101，构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型。
在一些实施例中，第一有限元模型可以是经简化的有限元模型，以节省后续通过第一有限元模型确定第一连接刚度时的计算成本。
在一些实施例中，当第一有限元模型为简化的有限元模型时，简化的有限元模型可以通过如下方法获得：忽略火箭-机架连接结构中的焊缝、倒角和倒圆，获得火箭-机架连接结构的几何模型；基于火箭-机架连接结构的几何模型，构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型。具体地，可以先确定火箭-机架连接结构的真实结构，然后基于真实结构，忽略真实结构中的焊缝、倒角和倒圆等结构，获得真实结构被简化后的几何模型，最后基于几何模型，构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型。
结合火箭实际工作时的真实情况，根据第一支座1和第二支座2的上连接结构的作用力方向，可以将机架的第一支座1以及第二支座2上的连接结构分为以轴向连接为主导的轴向火箭-机架连接结构以及以切向连接为主导的切向火箭-机架连接结构；并且，以轴向连接为主导的连接结构和以切向连接为主导的连接结构的局部结构构型在机架上有规律地周期性分布。为提高仿真精度，在本实施例中，根据第一支座1和第二支座2的连接结构的主导连接方式和局部结构构型将火箭-机架连接结构进行分类，选取不同种类的火箭-机架连接结构分别进行第一有限元模型的建模。
参见图5-图12，基于轴向火箭-机架连接结构10可以构建第一有限元模型11，基于轴向火箭-机架连接结构20可以构建第一有限元模型21，基于切向火箭-机架连接结构30可以构建第一有限元模型31，基于切向火箭-机架连接结构40可以构建第一有限元模型41。
在基于几何模型构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型的步骤中，可以对火箭-机架连接结构所涉及的各个部件进行有限元网格的划分，并根据实际的材料特性，分别对不同部件赋予相应的材料特性。
进一步地，为实现较高的仿真精度，还需根据实际情况进行连接结构的接触特性、边界条件及预紧力的添加。以火箭与机架之间通过螺栓连接为例，连接面的接触特性可设置为摩擦；边界条件设置为一端固定，一端自由，以模拟机架结构的实际受力特性。此外，需指出的是，在螺栓连接结构中，连接结构主要通过螺栓将各部件连接在一起，螺栓的预紧力对于螺栓连接结构的力学传递特性有着重要的影响。在实际工作过程中，螺栓的预紧力通常以扭矩的形式进行表示。在本实施例中，将通过施加力载荷的方式实现扭矩的添加，以完成火箭-机架连接有限元模型的构建。力载荷-扭矩相关关系公式形式如(1)式所示。
其中，F为螺栓中的预紧力；d为螺纹公称直径；K为拧紧力矩系数。
S102，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
可以基于第一有限元模型，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
在一些实施例中，可以基于第一有限元模型，确定火箭-机架连接结构的连接面在指定预紧力作用下的轴向及切向的作用力随相对位移变化的第一力函数曲线；基于第一力函数曲线，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
具体地，可以对火箭-机架连接结构的第一有限元模型中的连接面进行受力特性分析，获得能够反映受力特性分析结果的第一力函数曲线，然后使用第一力函数曲线计算火箭-机架连接结构的第一连接刚度。第一力函数曲线可以体现作用力随相对位移的变化关系，第一力函数曲线可以包括体现轴向作用力随相对位移的变化关系的第一轴向力函数曲线和体现切向作用力随相对位移的变化关系的第一切向力函数曲线。
在一些实施例中，基于第一力函数曲线，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度包括：将第一力函数曲线划分为第一线性段和第一非线性段，其中，第一线性段的曲率斜率接近线性关系，第一非线性段的曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定；确定第一线性段对应的连接刚度；将第一线性段对应的连接刚度作为火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
基于火箭-机架连接结构的实际情况，第一力函数曲线可以划分为第一线性段和第一非线性段，第一线性段所对应的相对位移小于第一非线性段所对应的相对位移。第一线性段反映连接结构的粘滞接触状态，其曲率斜率接近线性关系，即，曲率斜率几乎不变；第一非线性段反映连接结构的非粘滞接触状态(具体可以包括接近接触状态和分离状态)，其曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定。第一非线性段实际上反映了火箭-机架连接结构的非正常工作状态，因此，本发明的实施例中，忽略第一非线性段，仅计算第一线性段对应的连接刚度，并将其作为火箭-机架连接结构的第一连接刚度。基于不同种类的第一力函数曲线，可以获得第一轴向连接刚度或第一切向连接刚度。第一线性段对应的连接刚度可以通过(2)式计算。
其中，Ki为第一线性段对应的轴向或切向连接刚度；Δx为位移变化量；ΔFi为轴向或切向作用力变化量。
参见图3，在一些实施例中，构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型还包括：构建火箭-机架连接结构的第二有限元模型，第二有限元模型中包含焊缝、倒角和倒圆；分别对第一有限元模型和第二有限元模型进行模态分析；基于模态分析的结果，确定第一有限元模型相对于第二有限元模型的第一误差；当第一误差小于第一指定阈值时，基于第一有限元模型，确定火箭-机架连接结构的第一连接刚度，当第一误差大于等于第一指定阈值时，对火箭-机架连接结构的第一有限元模型进行修正。
可以理解，在本发明的一些实施例中，在构建第一有限元模型时，简化了火箭-机架连接结构的实际连接结构中的部分结构，由此可能会使第一有限元模型产生误差。因此，本发明的实施例中，还可以包括上述确定第一有限元模型的第一误差的步骤，并基于误差的大小，决定是否需要对第一有限元模型进行修正，以此来提高第一有限元模型的仿真精度。
下面结合图3，对本发明的实施例提供的对第一有限元模型进行修正的方法进行更为详细的说明。
S201，构建火箭-机架连接结构的第二有限元模型。
第二有限元模型可以基于火箭-机架连接结构的实际连接结构进行构建，并作为第一有限元模型的参照对象。在构建第二有限元模型时，保留了构建第一有限元模型时所省略的结构，如焊缝、倒角和倒圆等结构。
S202，分别对第一有限元模型和第二有限元模型进行模态分析。
分别对第一有限元模型和第二有限元模型进行模态分析。具体可以分别使用第一有限元模型和第二有限元模型进行模态频率的计算，并获得计算结果。
S203，确定第一有限元模型相对于第二有限元模型的第一误差。
对比模态分析的结果，确定第一有限元模型相对于第二有限元模型的第一误差。
S204，当第一误差大于等于第一指定阈值时，对第一有限元模型进行修正。
当第一误差小于第一指定阈值时，可以认为第一有限元模型符合精度要求，可以用于后续的步骤；当第一误差大于等于第一指定阈值时，可以认为第一有限元模型不符合精度要求，需要对第一有限元模型进行修正。以第一指定阈值为5％，模态频率的阶数等于20为例，第一误差可以通过式(3)计算：
其中，EA为第一误差；
为简化有限元模型n阶模态频率；
为精细化有限元模型n阶模态频率。
在一些实施例中，对火箭-机架连接结构的第一有限元模型进行修正包括：保留焊缝、倒角和倒圆中的一个或多个，重新构建火箭-机架连接结构的第一有限元模型；对重新构建的第一有限元模型进行模态分析并计算第一误差，直至第一误差小于第一指定阈值。
第一有限元模型相对于第二有限元模型的第一误差由构建第一有限元模型时所忽略的结构导致，因此，在本实施例中，保留焊缝、倒角和倒圆中的一个或多个，重新构建第一有限元模型并验证第一误差是否符合要求。在进行验证时，可以依次保留焊缝、倒角和倒圆中的一个或多个，重新构建第一有限元模型并验证。具体地，可以先保留焊缝，重新构建第一有限元模型并验证；如果不符合要求，则保留倒角，重新构建第一有限元模型并验证；如果不符合要求，则保留倒圆，重新构建第一有限元模型并验证；如何不符合要求，则保留焊缝、倒角，重新构建第一有限元模型并验证；如何不符合要求，则保留焊缝、倒圆，重新构建第一有限元模型并验证；以此类推，直至第一误差小于第一指定阈值。
在一些实施例中，基于第一连接刚度，构建火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型包括：将火箭-机架连接结构用薄层单元替换，其中，薄层单元的连接刚度为第一有限元模型的第一连接刚度；基于火箭-机架连接结构的不同区域的受力情况，将薄层单元的不同区域设置成由不同材料形成；基于薄层单元的结构，构建火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型。
薄层单元有限元模型是针对薄层单元建立的有限元模型，在薄层单元有限元模型中，使用薄层单元替代两个物体之间原本的连接方式将两个物体连接。本发明的实施例中，将火箭-机架连接结构用薄层单元替换，即，使用虚拟的薄层单元来实现火箭的机架与火箭的其他部件的连接。通过构建薄层单元有限元模型，来实现对火箭振动特性的分析。
基于火箭-机架连接结构的不同区域的受力情况，将薄层单元的不同区域设置成由不同材料形成。具体地，由于火箭-机架连接结构可以通过栓接、铆接、焊接等方式实现火箭的机架与火箭的其他部件的连接，这些连接方式往往导致连接面的受力分布不均，以栓接为例，火箭-机架连接结构可以分为预紧力夹紧区域和预紧力非夹紧区域，这两个区域的力的受力情况不同，因此，本发明的实施例中，基于火箭-机架连接结构的不同区域的受力情况，将薄层单元的不同区域设置成由不同材料形成，以此来提高仿真精度。
薄层单元还可以具有一定的厚度，本发明的实施例中，薄层单元的厚度可以为1mm，当然，也可以为其他数值，本发明对此不做限定。
在确定薄层单元的结构之后，可以基于薄层单元的结构，构建薄层单元有限元模型，用于后续的振动特性分析。
参见图4，在一些实施例中，构建火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型之后，还包括：S301，基于火箭-机架连接结构的实际连接结构制作实验件；S302，通过实验件对薄层单元有限元模型进行修正。
为了进一步提高薄层单元有限元模型的仿真精度，在一些实施例中，在建立薄层单元有限元模型之后，还可以包括通过实验结果对薄层单元有限元模型进行修正的步骤。本发明的实施例中，基于火箭-机架连接结构的实际连接结构制作实验件，并使用实验件进行实验，获得实验数据，并通过所获得的实验数据对薄层单元有限元模型进行修正。
在一些实施例中，通过实验件对薄层单元有限元模型进行验证包括：获得薄层单元有限元模型的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的第二力函数曲线；使用实验件进行实验，获得实验件的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的作用力曲线；计算第二力函数曲线相对于作用力曲线的第二误差；当第二误差大于等于第二指定阈值时，使用作用力曲线对薄层单元有限元模型进行修正。
在本实施例中，通过已建立的薄层单元有限元模型来获得第二力函数曲线，第二力函数曲线可以体现作用力随相对位移的变化关系，第二力函数曲线可以包括体现轴向作用力随相对位移的变化关系的第二轴向力函数曲线和体现切向作用力随相对位移的变化关系的第二切向力函数曲线。
在本实施例中，还通过使用实验件进行实验来获得实验件的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的作用力曲线，可以使用实验件进行静力实验来获得实验件的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的作用力曲线。具体地，可以通过实验，获得多组数据，多组数据中的每组数据都包含轴向、切向作用力以及随相对位移的变化关系，然后对多组数据进行拟合，来获得作用力曲线。可以通过(4)式来进行拟合。
f(x)＝a0+a1x+a2x2+a3x3 (4)
其中，f(x)为作用力；x为相对位移；a0、a1、a2、a3分别为多项式常数项、一次项、二次项及三次项系数。
获得第二力函数曲线和作用力曲线之后，将第二力函数曲线和作用力曲线进行对比，确定第二误差。当第二误差小于第二阈值时，则认为薄层单元有限元模型的精度符合要求，不需要进行修正；当第二误差大于等于第二阈值时，则认为薄层单元有限元模型的精度不符合要求，需要进行修正。第二阈值可以为5％、10％或15％，第二误差可以通过式(5)确定。
其中，EF为第二误差；N为实验数据组数；
为不同相对位移条件下的实验件连接面的轴向及切向作用力；
为不同相对位移条件下的薄层单元模型连接面的轴向及切向作用力。
在一些实施例中，使用作用力曲线对薄层单元有限元模型进行修正包括：将作用力曲线划分为第二线性段和第二非线性段，其中，第二线性段的曲率斜率接近线性关系，第二非线性段的曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定；确定第二线性段对应的第二连接刚度；将薄层单元有限元模型中的薄层单元的连接刚度替换为第二连接刚度。
根据实验时的作用力种类不同，作用力曲线可以分为轴向作用力曲线及切向作用力曲线。其中，轴向作用力曲线对应第二轴向连接刚度，切向作用力曲线对应第二切向连接刚度。根据实验数据拟合的结果，作用力曲线可以划分为第二线性段和第二非线性段，第二线性段所对应的相对位移小于第二非线性段所对应的相对位移。第二线性段反映连接结构的粘滞接触状态，其曲率斜率接近线性关系，即，曲率斜率几乎不变；第二非线性段反映连接结构的非粘滞接触状态(具体可以包括接近接触状态和分离状态)，其曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定。第二非线性段实际上反映了实验件的非正常工作状态，因此，本发明的实施例中，忽略第二非线性段，仅计算第二线性段对应的第二连接刚度。并且，当第二误差大于等于第二阈值时，使用第二连接刚度对薄层单元有限元模型进行修正，即，将薄层单元的连接刚度替换为第二连接刚度，以此来提高薄层单元有限元模型的仿真精度。
对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法，包括：
构建所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型；
基于所述第一有限元模型，确定所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度；
基于所述第一连接刚度，构建所述火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型；
其中，将所述第一连接刚度作为所述薄层单元有限元模型的连接刚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一有限元模型，确定所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度包括：
基于所述第一有限元模型，确定所述火箭-机架连接结构的连接面在指定预紧力作用下的轴向及切向的作用力随相对位移变化的第一力函数曲线；
基于所述第一力函数曲线，确定所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述第一力函数曲线，确定所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度包括：
将所述第一力函数曲线划分为第一线性段和第一非线性段，其中，所述第一线性段的曲率斜率接近线性关系，所述第一非线性段的曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定；
确定所述第一线性段对应的连接刚度；
将所述第一线性段对应的连接刚度作为所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，构建所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型包括：
忽略所述火箭-机架连接结构中的焊缝、倒角和倒圆，获得所述火箭-机架连接结构的几何模型；
基于所述火箭-机架连接结构的几何模型，构建所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，构建所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型还包括：
构建所述火箭-机架连接结构的第二有限元模型，所述第二有限元模型中包含焊缝、倒角和倒圆；
分别对所述第一有限元模型和所述第二有限元模型进行模态分析；
基于所述模态分析的结果，确定所述第一有限元模型相对于所述第二有限元模型的第一误差；
当所述第一误差小于第一指定阈值时，基于所述第一有限元模型，确定所述火箭-机架连接结构的第一连接刚度，
当所述第一误差大于等于所述第一指定阈值时，对所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型进行修正。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型进行修正包括：
保留焊缝、倒角和倒圆中的一个或多个，重新构建所述火箭-机架连接结构的第一有限元模型；
对重新构建的第一有限元模型进行模态分析并计算所述第一误差，直至所述第一误差小于所述第一指定阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于所述第一连接刚度，构建所述火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型包括：
将所述火箭-机架连接结构用薄层单元替换，其中，所述薄层单元的连接刚度为所述第一连接刚度；
基于所述火箭-机架连接结构的不同区域的受力情况，将所述薄层单元的不同区域设置成由不同材料形成；
基于所述薄层单元的结构，构建所述火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，构建所述火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型之后，还包括：
基于所述火箭-机架连接结构的实际连接结构制作实验件；
通过所述实验件对所述薄层单元有限元模型进行修正。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过所述实验件对所述薄层单元有限元模型进行验证包括：
获得所述薄层单元有限元模型的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的第二力函数曲线；
使用所述实验件进行实验，获得所述实验件的连接面的轴向及切向作用力随相对位移变化的作用力曲线；
计算所述第二力函数曲线相对于所述作用力曲线的第二误差；
当所述第二误差大于等于第二指定阈值时，使用所述作用力曲线对所述薄层单元有限元模型进行修正。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用所述作用力曲线对所述薄层单元有限元模型进行修正包括：
将所述作用力曲线划分为第二线性段和第二非线性段，其中，所述第二线性段的曲率斜率接近线性关系，所述第二非线性段的曲率斜率逐渐变小并且达到最小后趋于稳定；
确定所述第二线性段对应的第二连接刚度；
将所述薄层单元有限元模型中的所述薄层单元的连接刚度替换为所述第二连接刚度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211454286.1A CN115726906B (zh) | 2022-11-21 | 火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211454286.1A CN115726906B (zh) | 2022-11-21 | 火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115726906A true CN115726906A (zh) | 2023-03-03 |
| CN115726906B CN115726906B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115979697A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-04-18 | 西安航天动力研究所 | 一种机架多工况试验装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012202593A1 (de) * | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und System zur simulativen Ermittlung einer mechanischen Dämpfung an einer Fügestelle |
| CN108763684A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-06 | 东南大学 | 一种考虑不确定性的螺栓连接结合面刚度识别方法 |
| CN109002635A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 东南大学 | 一种考虑连接非线性的螺栓连接等效建模方法 |
| CN111625911A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种模拟螺钉连接的建模方法 |
| CN112685841A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-04-20 | 西安交通大学 | 一种带有连接关系的结构的有限元建模、修正方法及系统 |
| CN114722677A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-08 | 武汉大学 | 一种法向和切向载荷耦合作用下栓接结构固有频率的计算方法 |
| CN114970243A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 一种结合面刚度参数的逆向识别方法及系统 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012202593A1 (de) * | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und System zur simulativen Ermittlung einer mechanischen Dämpfung an einer Fügestelle |
| CN108763684A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-11-06 | 东南大学 | 一种考虑不确定性的螺栓连接结合面刚度识别方法 |
| CN109002635A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 东南大学 | 一种考虑连接非线性的螺栓连接等效建模方法 |
| CN111625911A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-04 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种模拟螺钉连接的建模方法 |
| CN112685841A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-04-20 | 西安交通大学 | 一种带有连接关系的结构的有限元建模、修正方法及系统 |
| CN114722677A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-08 | 武汉大学 | 一种法向和切向载荷耦合作用下栓接结构固有频率的计算方法 |
| CN114970243A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | 一种结合面刚度参数的逆向识别方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 姚星宇等: "航空发动机螺栓连接薄层单元建模方法", 北京航空航天大学学报, vol. 41, no. 12, 31 December 2015 (2015-12-31), pages 2269 - 2278 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115979697A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-04-18 | 西安航天动力研究所 | 一种机架多工况试验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Tolerance analysis for sheet metal assemblies | |
| KR101011844B1 (ko) | 스폿 용접 구조의 피로 수명 예측 방법 | |
| CN111125946B (zh) | 一种基于mdo技术的上车体结构优化方法 | |
| CN111375930A (zh) | 一种焊接变形的控制方法 | |
| US7587689B2 (en) | Method of supporting wiring design, supporting apparatus using the method, and computer-readable recording medium | |
| Arshad et al. | Design and performance evaluation of multi-helical springs fabricated by Multi Jet Fusion additive manufacturing technology | |
| CN115726906A (zh) | 火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 | |
| CN115726906B (zh) | 火箭-机架连接结构的薄层单元有限元模型的构建方法 | |
| Choi et al. | Torsion beam axle system design with a multidisciplinary approach | |
| Mihaylova et al. | Potential error factors in 1D beam FE modeling for the early stage vehicle design | |
| Dannbauer et al. | Fatigue analysis of welding seams and spot joints in automotive structures | |
| JP2005258641A (ja) | 線条構造物の配線設計支援方法、その装置及びそのプログラム | |
| CN114880904A (zh) | 一种橡胶衬套的大规模有限元分析方法 | |
| EP4145329A1 (en) | Method for analyzing optimization of vehicle body joint position, and device | |
| JP7131064B2 (ja) | 境界条件設定方法、境界条件設定プログラム、及び、境界条件設定の計算装置 | |
| Galuppi et al. | Hybrid steel-glass cell: cold-twisting and buckling phenomena | |
| Mahdy et al. | The competition between buckling and stress failure of degraded composite cylindrical shell under combined axial compression and external pressure loads | |
| Osborne et al. | Finite element concept modelling methodologies for pickup truck boxes | |
| CN114638067A (zh) | 用于橡胶轴承蠕变分析的非线性有限元建模方法 | |
| Naik et al. | Structural analysis and optimization of BIW A-pillar used in automobiles | |
| Yunus et al. | The improvement of bolted joints model via finite element model updating method | |
| Mihaylova et al. | Considerations on 1D beam concept modelling for the vehicle structure | |
| CN115455598A (zh) | 一种异型喷管结构优化设计方法 | |
| Mou et al. | S&R analysis and optimization of automotive door interior panels considering pre-compression based on BP software | |
| CN115221649A (zh) | 一种湿式离合器压力与变形关系曲线计算方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant |