CN116451546B - 飞机-桥梁耦合模型的构建方法、系统及模型分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞机荷载桥梁技术领域，具体涉及飞机‑桥梁耦合模型的构建方法、系统及模型分析方法，能够获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型；根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机‑桥梁耦合模型。可以理解的是，本发明示出的技术方案构建的模型，可准确模拟飞机在桥梁上的滑行、着陆过程，实现飞机模型与桥梁模型的连接和耦合求解，进而通过该模型能够分析飞机不同滑行、着陆状态对桥梁动力响应的影响及其变化规律，使得分析结果更为准确。
Description
技术领域
本发明涉及飞机荷载桥梁技术领域，具体涉及飞机-桥梁耦合模型的构建方法、系统及模型分析方法。
背景技术
近年来，我国民用机场面临着新的建设形势：一方面，随着运输需求的增加，多跑道机场日益增多，建设规模更大；另一方面，山区、滨海机场建设和大型枢纽机场改扩建受地形、流域和既有公路、铁路等限制，建设环境更为复杂。进行山区、沿海地区及枢纽机场改扩建时，布设飞机荷载桥梁成为解决上述问题的有效方案。日益增加的建设需求和复杂的建设环境对机场桥梁的设计提出了更高的要求，其中，飞机荷载作用下桥梁结构的冲击动力响应是飞机荷载桥梁设计的关键作用效应。
目前，针对飞机-桥梁耦合动力学的研究，主要采用现场实测、理论解析和数值模拟三种方法。
针对滑行道桥时：
现场实测：进行现场实测时，需明确所测滑行道桥的道面平整度等级，并考虑飞机不同机型荷载大小及轮载分布规律对滑行道桥动力响应的影响，检测飞机以不同的滑行速度、滑行质量通过桥梁时滑行道桥控制截面动位移、梁桥支座反力等动力响应。
此种方法限于客观条件限制，现场测试面临的不确定性因素居多，如通常情况下，飞机滑行质量、滑行速度等运动状态参数通常在某一稳定的范围，分布较为集中，因此无法对得到的动力响应结果进行大量数据整合分析，从而对分析结果造成一定的影响。
数值模拟：基于有限元软件建立滑行道桥数值模型，将飞机特征参数和桥面不平度的影响转化为移动外荷载施加在桥梁上，分析飞机以不同的滑行速度、滑行质量通过桥梁时滑行道桥的动力响应特性。
尽管有限元软件可以建立精细的桥梁结构模型，但在有限元软件中考虑飞机特征参数时往往将将飞机特征参数的影响转化为移动外荷载施加在桥梁上，这一做法没有考虑飞机起落架系统非线性特征对桥梁动力响应的影响，此外，所建飞机-滑行道桥耦合模型也没有精细考虑飞机轮胎与桥梁间复杂的接触关系。综上所述，单一的数值模拟方法难以准确模拟飞机自身特性及飞机与桥梁间的相互作用，进而对桥梁的动力响应计算结果产生影响。
理论分析：建立桥梁模型振动方程和飞机简化模型振动方程，根据机轮和桥面作用点之间的力平衡方程及位移变形协调条件，建立飞机-滑行道桥耦合振动方程求解得到滑行道桥任意点的动力响应，分析飞机-滑行道桥耦合系统的振动情况。
通过编写动力学方程代码建模无法直观地体现飞机-滑行道桥耦合模型，且建立飞机振动方程时往往将飞机简化为四自由度/五自由度模型，这一简化的模型无法考虑飞机起落架系统非线性特征，从而对计算结果产生影响。
针对跑道桥时：
数值模拟：在飞机着陆冲击作用下跑道桥的动力响应特性方面，相关研究非常薄弱，仅有个别学者在有限元软件中建立了桥梁数值模型，同时将飞机简化为三自由度运动体，并通过在飞机轮胎和桥面间定义接触滑移关系实现两者的相互作用模拟，由此模拟了飞机在公路桥梁上着陆的情形，分析了飞机着陆对桥梁动力响应特性的影响。
有限元软件中建立的飞机简化模型往往忽略了飞机着陆时机身的气动力变化和起落架系统非线性特征，因此无法将飞机自身的动力特性对飞机-桥梁耦合过程中桥梁动力响应的影响展现出来；其次，使用有限元软件建模不易建立精细的飞机轮胎-桥梁接触模型，难以准确模拟飞机与桥梁间的相互作用，进而对桥梁的动力响应计算结果产生影响；此外，通过有限元软件飞机着陆时飞机的下沉速度、俯仰角、滚转角等着陆姿态进行准确模拟是复杂且困难的。
综上所述，现有的针对飞机-桥梁耦合动力学的研究，构建的飞机模型为简化模型，无法模拟飞机气动力变化、缓冲系统非线性特征，且数值模拟方法难以准确模拟飞机着陆姿态及无法准确考虑飞机与桥梁间复杂的相互作用关系，分析结果不够准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供飞机-桥梁耦合模型的构建方法、系统及模型分析方法，以解决现有技术中构建的模型为简化飞机模型，无法模拟飞机气动力变化、缓冲系统非线性特征，数值模拟中难以准确模拟飞机着陆姿态及无法准确考虑飞机与桥梁间复杂的相互作用关系，分析结果不够准确的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种飞机-桥梁耦合模型的构建方法，包括：
获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；
获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型；
根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。
优选的，所述根据所述飞机设计参数构建飞机模型，包括：
根据所述飞机设计参数分别构建飞机的机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构；
计算所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构的力特性数据；
根据预先获取的所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构间的空间位置关系和所述力特性数据，组合构建飞机模型。
优选的，所述根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型，包括：
根据所述飞机荷载桥梁设计参数分别构建梁体、桥墩和桥台的三维几何模型；
将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型；
将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入多体动力学软件，建立梁体、桥墩和桥台的刚体模型；
根据所述梁体、桥墩和桥台的刚体模型以及飞机荷载桥梁设计参数中梁体与桥墩间的约束关系和桥墩与地面间的约束关系，构建桥梁刚体模型；
对所述桥梁有限元模型进行频率分析和子结构分析，生成柔性体模态中性文件；
根据所述桥梁刚体模型和所述柔性体模态中性文件，将桥梁刚体模型柔性化，构建桥梁柔性体模型。
优选的，所述根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型，包括：
根据所述飞机模型和所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系构建接触力关系；
根据所述接触力关系构建飞机-桥梁耦合模型。
优选的，所述根据所述梁体、桥墩和桥台三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型，包括：
采用实体单元模拟主梁、桥墩和桥台；采用桁架单元模拟钢筋；采用连接单元模拟支座；桥墩墩底采用固结约束；主梁和支座之间采用多点约束连接，桥墩和支座之间采用多点约束连接。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种飞机-桥梁耦合模型的构建系统，包括：
飞机模型构建模块，用于获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；
桥梁模型构建模块，用于获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型；
耦合模型构建模块，用于根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种飞机-桥梁耦合模型的分析方法，包括：
对飞机-桥梁耦合模型进行分析求解，模拟飞机在桥梁上滑行或着陆过程，计算飞机-桥梁耦合模型各部分的动力响应，所述飞机-桥梁耦合模型为根据上述任意一项所述的飞机-桥梁耦合模型的构建方法构建的。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
可以理解的是，本发明示出的技术方案，能够获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建三维几何模型，根据所述三维几何模型构建桥梁柔性体模型；根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。可以理解的是，本发明示出的技术方案构建的模型，可准确模拟飞机在桥梁上的滑行、着陆过程，实现飞机模型与桥梁模型的连接和耦合求解，进而通过该模型能够分析飞机不同滑行、着陆状态对桥梁动力响应的影响及其变化规律，使得分析结果更为准确。
本发明充分考虑了飞机与桥梁间的相互作用关系，并可综合考虑飞机气动力变化、起落架系统非线性特征及飞机着陆姿态，有助于开展精细化的飞机-桥梁耦合振动分析，相较于原有的飞机-桥梁耦合振动分析方法有明显的改进。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种飞机-桥梁耦合模型的构建方法步骤示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的模型构建分析流程示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种飞机-桥梁耦合模型的示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的一种飞机-桥梁耦合模型的构建系统的示意框图；
图5是根据一示例性实施例示出的模拟飞机在桥梁着陆滑跑过程示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的飞机-桥梁接触关系示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的飞机接地速度影响下飞机前轮作用于桥梁的荷载变化曲线图；
图8是根据一示例性实施例示出的飞机接地速度影响下飞机主轮作用于桥梁的荷载变化曲线图；
图9是根据一示例性实施例示出的飞机着陆质量影响下桥梁跨中动挠度变化曲线图；
图10是根据一示例性实施例示出的飞机接地速度影响下桥梁跨中动挠度变化曲线图；
图11是根据一示例性实施例示出的飞机滚转角影响下桥梁跨中动挠度变化曲线图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的一种飞机-桥梁耦合模型的构建方法步骤示意图，参见图1，提供一种飞机-桥梁耦合模型的构建方法，包括：
步骤S11、获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；
步骤S12、获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型；
步骤S13、根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。
可以理解的是，本实施例示出的技术方案，能够获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建三维几何模型，根据所述三维几何模型构建桥梁柔性体模型；根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。可以理解的是，本实施例示出的技术方案构建的模型，可准确模拟飞机在桥梁上的滑行、着陆过程，实现飞机模型与桥梁模型的连接和耦合求解，进而通过该模型能够分析飞机不同滑行、着陆状态对桥梁动力响应的影响及其变化规律，使得分析结果更为准确。
图2是根据一示例性实施例示出的模型构建分析流程示意图，参见图2，本实施例需要构建飞机模型、桥梁柔性体模型，及能够体现飞机和桥梁之间耦合关系的飞机-桥梁耦合模型；所述飞机模型包括机身、起落架等子结构，所述桥梁柔性体模型包括梁体、支座和桥墩等子结构。首先分别建立飞机模型和桥梁柔性体模型，再根据飞机模型与桥梁柔性体模型之间的接触关系，构建飞机-桥梁耦合模型。构建完成的飞机-桥梁耦合模型如图3所示，飞机模型与桥梁柔性体模型之间的接触关系如图6所示。在所述飞机-桥梁耦合模型构建完成之后，可以将飞机-桥梁耦合模型作为动力响应分析的对象，进行动力响应分析。
在具体实践中，优选的，所述的飞机模型采用VI-Aircraft软件（多体动力学软件）完成；所述的桥梁模型首先在Solidworks（三维绘图软件）中建立桥梁三维几何模型，然后导入ABAQUS（有限元软件）建立有限元模型，最后通过有限元软件与多体动力学软件的接口建立多体动力学软件中的桥梁柔性体模型；在上述建模工作的基础上，所述的飞机轮胎与桥梁间的耦合接触模型在多体动力学软件中建立，以实现飞机与桥梁之间的相互连接和耦合求解。
需要说明的是，在步骤S11中构建飞机模型时，所述根据所述飞机设计参数构建飞机模型，包括：
根据所述飞机设计参数分别构建飞机的机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构；
计算所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构的力特性数据；
根据预先获取的所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构间的空间位置关系和所述力特性数据，组合构建飞机模型。
优选的，可以优先建立飞机的三维几何模型。
在具体实践中，在建立飞机模型时，飞机设计参数包括机身参数、飞机起落架系统参数（包括空气弹簧力、油液阻尼力）和轮胎设计参数等数据，之后可以根据相应的设计参数分别构建飞机的机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构；优选的，可以利用多体动力学软件建立飞机的机身子系统数值模型、起落架子系统数值模型和轮胎子系统数值模型，作为相应子结构的数据支撑，同时，为考虑飞机气动力变化和起落架系统非线性特征，根据相关理论计算得到飞机气动力特性、空气弹簧力特性以及油液阻尼力特性和轮胎动力特性的数据，并将其以属性文件的形式定义在已经建立的起落架子结构的缓冲支柱和轮胎子结构中。最后，利用各子结构间的空间位置关系和相互作用力关系的特性数据装配得到完整的飞机模型。
需要说明的是，在步骤S12中，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型，包括：
根据所述飞机荷载桥梁设计参数分别构建梁体、桥墩和桥台的三维几何模型；
将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型；
将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入多体动力学软件，建立梁体、桥墩和桥台的刚体模型；
根据所述梁体、桥墩和桥台的刚体模型以及飞机荷载桥梁设计参数中梁体与桥墩间的约束关系和桥墩与地面间的约束关系，构建桥梁刚体模型；
对所述桥梁有限元模型进行频率分析和子结构分析，生成柔性体模态中性文件；
根据所述桥梁刚体模型和所述柔性体模态中性文件，将桥梁刚体模型柔性化，构建桥梁柔性体模型。
在具体实践中，可以根据梁体、桥墩及桥台的三维实体模型，在多体动力学软件中建立梁体、桥墩和桥台的刚体模型，进而根据梁体与桥墩间的约束关系和桥墩与地面间的约束关系构建桥梁刚体模型。
然后将建立的梁体、桥墩和桥台的三维几何模型以壳体的形式导入有限元软件中，利用有限元软件建立包含桥梁数值的桥梁有限元模型，定义频率提取分析步和子结构生成分析步，运行分析生成桥梁结构的柔性体模态分析文件，优选的，柔性体模态中性文件包含了桥梁的质量、转动惯量、质心坐标等物理信息，此外，还包含有柔性体各阶振动频率、振型以及模态参与因子等模态信息；最后通过多体动力学软件与有限元软件的接口，将柔性体模态中性文件导入多体动力学软件中，将桥梁刚体模型柔性化，以此建立桥梁柔性体模型。
需要说明的是，所述根据所述三维几何模型生成桥梁有限元模型，包括：
采用实体单元模拟主梁、桥墩和桥台；采用桁架单元模拟钢筋；采用连接单元模拟支座；桥墩墩底采用固结约束；主梁和支座之间采用多点约束（multipoint constraint）连接，桥墩和支座之间采用多点约束连接。
需要说明的是，在步骤S13中，所述根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型，包括：
根据所述飞机模型和所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系构建接触力关系；
根据所述接触力关系构建飞机-桥梁耦合模型。
在具体实践中，建立飞机-桥梁耦合模型的关键在于准确模拟飞机滑行、着陆过程中与桥梁间的相互作用，为此，本实施例通过在飞机轮胎与梁体间建立接触力关系实现飞机模型和桥梁模型之间的耦合接触，使飞机能够在桥梁上滑行、着陆。
可以理解的是，本实施例示出的技术方案，相比于现场实测来讲，利用软件建立飞机-桥梁耦合模型更便于实际应用，消除了现场实测中面临的不确定因素的影响；
相较于数值模拟方法中单一的有限元模型仅可以建立精细的桥梁结构模型，而对于无法准确模拟飞机的特征参数来讲，本发明的建模方法巧妙的将有限元软件和多体动力学软件结合起来，建立了精细的飞机模型和桥梁模型，充分发挥了两者各自建模的特点和优势；
相较于数值模拟方法中仅将飞机荷载当作移动外荷载施加在桥梁上这种单向的荷载施加方法来讲，其并没有考虑飞机与桥梁间的耦合相互作用，而本发明的建模方法通过在飞机轮胎和桥梁间建立接触关系充分考虑了飞机与桥梁间的耦合相互作用；
相较于有限元软件中难以准确模拟飞机的着陆姿态而言，利用多体动力学软件进行着陆参数设置可轻松、高效、准确的模拟飞机各种着陆姿态；
相较于理论解析中建立的飞机简化模型来讲，本发明的建模方法可建立考虑飞机非线性特征的飞机精细模型，此外，飞机-桥梁耦合模型更为直观的呈现在大众面前。
本发明示出的技术方案可准确模拟飞机在桥梁上的滑行、着陆过程，实现飞机模型与桥梁模型的连接和耦合求解，进而通过模型能够分析飞机不同滑行、着陆状态对桥梁动力响应的影响及其变化规律。本发明充分考虑了飞机与桥梁间的相互作用关系，并可综合考虑飞机气动力变化、起落架系统非线性特征及飞机着陆姿态，有助于开展精细化的飞机-桥梁耦合振动分析。此外，采用软件建模，方便生产、设计、应用，相对传统建模方法有明显的改进。
实施例二
图4是根据一示例性实施例示出的一种飞机-桥梁耦合模型的构建系统的示意框图，参见图4，提供一种飞机-桥梁耦合模型的构建系统，包括：
飞机模型构建模块101，用于获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；
桥梁模型构建模块102，用于获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型；
耦合模型构建模块103，用于根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。
可以理解的是，本实施例示出的技术方案，能够通过飞机模型构建模块101获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型；通过桥梁模型构建模块102获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建三维几何模型，根据所述三维几何模型构建桥梁柔性体模型；通过耦合模型构建模块103根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型。可以理解的是，本实施例示出的技术方案构建的模型，可准确模拟飞机在桥梁上的滑行、着陆过程，实现飞机模型与桥梁模型的连接和耦合求解，进而通过该模型能够分析飞机不同滑行、着陆状态对桥梁动力响应的影响及其变化规律，使得分析结果更为准确。
实施例三
提供一种飞机-桥梁耦合模型的分析方法，包括：
对飞机-桥梁耦合模型进行分析求解，模拟飞机在桥梁上滑行或着陆过程，计算飞机-桥梁耦合模型各部分的动力响应，所述飞机-桥梁耦合模型为根据上述飞机-桥梁耦合模型的构建方法构建的。
在具体实践中，图5是根据一示例性实施例示出的模拟飞机在桥梁着陆滑跑过程示意图，可以根据模型模拟飞机在桥梁着陆、滑跑的全过程，从而进行相应的分析。
在进行动力响应分析时，可以选择相应的求解器对飞机-桥梁耦合模型进行求解，精细化模拟飞机在桥梁上滑行、着陆过程，计算耦合系统各部分的动力响应，如飞机轮胎和桥梁间的相互作用力、桥梁竖向挠度、梁桥支座力等。进行动力响应分析得到的飞机接地速度影响下飞机前轮作用于桥梁的荷载变化曲线、飞机接地速度影响下飞机主轮作用于桥梁的荷载变化曲线、飞机着陆质量影响下桥梁跨中动挠度变化曲线、飞机接地速度影响下桥梁跨中动挠度变化曲线和飞机滚转角影响下桥梁跨中动挠度变化曲线如图7~11所示。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种飞机-桥梁耦合模型的构建方法，其特征在于，包括：
获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型，包括：根据所述飞机设计参数分别构建飞机的机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构；计算所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构的力特性数据；根据预先获取的所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构间的空间位置关系和所述力特性数据，组合构建飞机模型；
获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型，包括：根据所述飞机荷载桥梁设计参数分别构建梁体、桥墩和桥台的三维几何模型；将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型；将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入多体动力学软件，建立梁体、桥墩和桥台的刚体模型；根据所述梁体、桥墩和桥台的刚体模型以及飞机荷载桥梁设计参数中梁体与桥墩间的约束关系和桥墩与地面间的约束关系，构建桥梁刚体模型；对所述桥梁有限元模型进行频率分析和子结构分析，生成柔性体模态中性文件；根据所述桥梁刚体模型和所述柔性体模态中性文件，将桥梁刚体模型柔性化，构建桥梁柔性体模型；
根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型，包括：根据所述飞机模型和所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系构建接触力关系；根据所述接触力关系构建飞机-桥梁耦合模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述梁体、桥墩和桥台三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型，包括：
采用实体单元模拟主梁、桥墩和桥台；采用桁架单元模拟钢筋；采用连接单元模拟支座；桥墩墩底采用固结约束；主梁和支座之间采用多点约束连接，桥墩和支座之间采用多点约束连接。
3.一种飞机-桥梁耦合模型的构建系统，其特征在于，包括：
飞机模型构建模块，用于获取飞机设计参数，根据所述飞机设计参数构建飞机模型，包括：根据所述飞机设计参数分别构建飞机的机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构；计算所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构的力特性数据；根据预先获取的所述机身子结构、起落架子结构和轮胎子结构间的空间位置关系和所述力特性数据，组合构建飞机模型；
桥梁模型构建模块，用于获取飞机荷载桥梁设计参数，根据所述飞机荷载桥梁设计参数构建桥梁柔性体模型，包括：根据所述飞机荷载桥梁设计参数分别构建梁体、桥墩和桥台的三维几何模型；将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入有限元软件，建立桥梁有限元模型；将所述梁体、桥墩和桥台的三维几何模型导入多体动力学软件，建立梁体、桥墩和桥台的刚体模型；根据所述梁体、桥墩和桥台的刚体模型以及飞机荷载桥梁设计参数中梁体与桥墩间的约束关系和桥墩与地面间的约束关系，构建桥梁刚体模型；对所述桥梁有限元模型进行频率分析和子结构分析，生成柔性体模态中性文件；根据所述桥梁刚体模型和所述柔性体模态中性文件，将桥梁刚体模型柔性化，构建桥梁柔性体模型；
耦合模型构建模块，用于根据所述飞机模型与所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系，构建飞机-桥梁耦合模型，包括：根据所述飞机模型和所述桥梁柔性体模型间的相互作用关系构建接触力关系；根据所述接触力关系构建飞机-桥梁耦合模型。
4.一种飞机-桥梁耦合模型的分析方法，其特征在于，包括：
对飞机-桥梁耦合模型进行分析求解，模拟飞机在桥梁上滑行或着陆过程，计算飞机-桥梁耦合模型各部分的动力响应，所述飞机-桥梁耦合模型为根据权利要求1~2任意一项所述的方法构建的。
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