基于Patran／Nastran和Hypersizer的复合材料后机身加筋结构形式选择分析

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采用PATRAN NASTRAN机身加强框段高应变梯度原因分析

采用PATRANNASTRAN机身加强框段高应变梯度原因分析作者：常亮刘小军王立凯摘要：针对某型机中机身加强框在全机静力试验中出现高应变梯度的现象，在全机有限元模型基础上，对该框段及其周围部件建立了细节有限元模型，同时考虑了部件的细化和连接关系的细化，得到了与试验应变相接近的结果。

通过对该区域传力路径的分析，确定了高应变及及梯度产生的原因，为后续全机静力试验提供了依据。

关键字：机身框段；高应变梯度；模型细化1. 前言现代飞机设计均采用薄壁式结构，对于机身结构来说，隔框是其重要的组成部分。

隔框分为普通框和加强框，普通框的作用是维持机身外形，支持机身长桁和蒙皮。

加强框除具有普通框的作用外，还要承受飞机其他部件、组件、货载和设备传来的集中载荷，受力状态比较复杂。

本文就某型机中机身框段在前期试验中出现高应变梯度的现象，采用PATRAN 对这样一个典型机身加强框进行了细节有限元分析，为了消除模型切割带来的二次误差，在原始模型中对考核部位直接进行细化，然后采用大量的过渡单元将细节模型和全机模型连接起来，较为真实地模拟了该框段的受力形式。

2. 结构简介考核框为机身加强框，所使用材料为70 系列铝材，加工方法为锻造，如图1 所示，位于中机身段主起落架大开口的前端，机翼后梁通过后梁对接上接头与其外缘条相连，中央翼腹板通过螺栓与其腹板相连，纵向构件主起口框梁与其外缘条也通过螺栓相连。

同时，如图2所示，与其相连的还有地板，后三叉接头等构件。

该框段的主要作用是维持机身的截面形状，作为桁条、蒙皮的支承点，将局部集中力及力矩传给蒙皮，同时，外翼有前后两根大梁，该框与外翼后梁通过三叉接头及后梁对接接头相连，传递外翼后梁的部分载荷。

图1 框段示意图图2 高应变取连接示意图根据对试验数据的分析，如图3 所示，在该框段外缘条处，在框平面法线方向上存在着高应变梯度的现象，在限制载荷下，框腹板片压应变为269με，而在远离框腹板的棱上压应变高达4848με。

基于NASTRAN的复合材料后梁稳定性优化设计与开口补强分析

基于NASTRAN的复合材料后梁稳定性优化设计与开口补强分析张讯;葛建彪【摘要】结构失稳破坏在飞机静力试验中较为常见,结构稳定性破坏会导致全机结构的破坏.复合材料后梁开口后,对结构稳定性提出了更高的要求,因此必须在满足后梁静强度要求的基础上,对结构稳定性进行优化设计.应用理论计算和有限元软件Nastran对后梁结构稳定性进行了分析,对后梁结构立柱进行了布局优化设计和截面尺寸设计,最后对复合材料后梁开口结构进行了稳定性分析,为复合材料后梁详细设计提供了参数支持.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】7页(P11-17)【关键词】复合材料后梁;稳定性;优化设计;补强分析【作者】张讯;葛建彪【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210【正文语种】中文【中图分类】TH160 引言飞机机翼、尾翼和机身上的薄壁加筋结构在承受压缩、剪切、扭转和弯曲等载荷作用时，最常见的失效模式为丧失稳定性，又称“失稳”或“屈曲”。

为了保证结构的使用安全，需要进行稳定性研究，以控制结构的失效。

机翼后梁是飞机上的主承力构件，其对强度设计要求严格，同时也是飞机机翼整体油箱的关键结构，其承受压缩、剪切、扭转和弯曲等载荷共同作用，受力复杂导致其易失稳破坏。

为了保证结构的安全使用，在进行后梁结构设计时必须充分考虑其稳定性，对其结构稳定性进行优化设计[1]。

复合材料相比于金属材料具有优良的力学性能，复合材料后梁已经作为一种先进的新材料结构，普遍应用于各种飞行器翼盒部件中。

提高后梁结构在不同工况下的稳定性是工程设计的迫切需求。

然而为了满足维修和安装的需求，在复合材料后梁结构上增开维修大开口后，对其结构稳定性又提出了更高的要求，因此必须在满足后梁静强度使用要求的基础上，对其结构稳定性进行优化设计[2-3]。

为了满足后梁腹板的稳定性设计要求，本文运用理论计算手段和有限元软件MSC.Nastran在设计载荷工况下对后梁结构稳定性进行优化设计，以临界屈曲载荷不小于极限载荷为约束条件，对后梁结构立柱进行尺寸布局和截面尺寸的优化设计。

MSC Patran／Nastran软件在7.5m天线结构的应用

强度分析计算。以往多采用经验类比设计与传统材料力学简化计算相结合的方法，这一方法在很大但
程度上取决于设计人员的经验，且往往使设计偏并
于保守，致使产品重量大、本高，其在当前客户成尤
要求越来越多样化的情况下，已不能适应瞬息万变的市场要求。ＰｔｎＮｓａａａ和ａｔｎ是美国ＭＣ公司开发的用于ｒｒＳ
大。可见，加天线的刚度与降低自重变形，为天增成
线结构设计中一对明显的矛盾。
实际反射面的形状总不能与理论反射面完全一
致，而有一定的误差。这种误差对天线增益的影响按Ｒｚ公式可定量地描述为：ｕｅ
ｎｓ：Ｇ／Ｇ。：ｅ－（／厂４Ａ
，
工程校验有限元分析和计算机仿真的软件。Ｐｔｎａａｒ软件是有限元分析的前后处理软件，它可使用户通过图形交互界面创建几何模型，以及设置模型参数，
并将计算结果以多种方式提供给用户。Ｎｓａａｔｎ软ｒ
（ｈ４ｈＲｅｅｒｈＩｓｉｔｏＴＣ，ｈｊｚｕｎｂｉ５０，ｈｎ）Ｔｅ５ｔｓａｃｎｔｕｅｆＥＳｉａｈａｇＨｅｅ０８ＣｉａｔＣｉ０１
Ａｂｓｒｃ：ｉｅｍｅｈｆｎｔｌｍｅａａｙｉｏｓｒｃｕｅｔｅｇｈｆａｃｒａｎｎｅｎｉｐｒｏｍｅｂｕｉｇｔａｔＦｎｓｉｉｅｅｎｔｎｌｓｓｎｔｕｔｒｓｒｎｔｏｅｔｉａｔｎａｓｅｆｒｄｙｓｎＭＳＰａｒｎｎＭＳｅＣｔａａｄＣＮａｔａＴｅｎｃｓｉｆａｔｎａｓｒｃｕｅａａｙｉｓｅｐｕｄｄ．ｈｓｃｐｒｃｄｅｏｎｅｎｔｕｔｒｎｌｓｓｉＳ￣ａｎＣｓｒｎ．ｈｅｅｓｔｏｎｅｎｔｔｒｎｌｓｓｉｘｏｎｅＴｅｂａｉｏｅｕｒｆａｔｎａｓｒｃｕｅａａｙｉｎＭＣＰａｎａｄＭＳｙｕ

of＋n．／pron．结构后谓语的形式

of＋n．／pron．结构后谓语的形式
李海燕
【期刊名称】《英语辅导：高中年级》
【年(卷),期】2001(000)001
【摘要】受of之前修饰词的影响，of+n．／pron．结构后谓语的形式可以分为以下三种情况。

【总页数】1页(P10)
【作者】李海燕
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】G633
【相关文献】
1.试论文言名词充当动词性谓语时的语义结构程式和语言环境形式 [J], 韩陈其;
2.基于Patran／Nastran和Hypersizer的复合材料后机身加筋结构形式选择分析[J], 卢秉贺;李萍;张军伟
3.but后的非谓语动词形式 [J], 盛世忠;
4."反形式":"后"结构思潮对传统形式观念的消解 [J], 张旭曙
5.3C认证结构形式重新界定后84个型号自走式植保机械受到联动处理 [J],
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基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析作者：陈文英张兵志来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态，验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran 针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果，与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等，验证基于有限元法模型的正确性和有效性，为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.关键词：智能桁架结构；振动模态；有限元法中图分类号：TB535文献标志码：B0引言航空、航天技术的飞速发展，对空间结构系统的性能提出新的要求[1].智能桁架结构是利用功能材料（如压电陶瓷等）制成的集传感元件和作动元件于一体的主动构件，并将主动构件配置于桁架结构的若干关键部位而形成的，不仅具有传感和控制功能，还能承受结构载荷.[2-3]由于采用压电陶瓷材料制造的智能主动构件体积小、重量轻、结构紧凑、精度高且具有自适应能力等特点，在航空航天领域的大型桁架结构中广泛应用.智能桁架结构在具有上述优点的同时，还具有结构复杂、柔性大、阻尼小、低频模态密集、模态耦合程度高以及其他多种不确定性和耦合等特点，难于建立精确的动力学模型，给振动主动控制带来很大的挑战.[4-6]因此，如何建立精确的能反映智能桁架结构动力学特性的数学模型是开展振动主动控制器设计的首要问题.针对北京航空航天大学的两种典型智能桁架结构，基于有限元法，建立压电智能桁架结构的机电耦合有限元方程；针对上述两种典型智能桁架结构采用Patran和MSC Nastran软件进行有限元分析计算；将基于Patran和MSC Nastran软件的模态分析计算结果、模态测试实验结果与基于有限元法建立的动力学模型计算结果进行对比分析，验证基于有限元法建立的压电智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.1基于有限元法建立智能桁架结构的振动模态计算方程基于有限元法，考虑压电主动杆的机电耦合特性，建立智能桁架结构的运动方程[7-8]mu··（t）+cu·（t）+ku（t）=Fe（t）+BFc （t）（1）式中：m为质量矩阵；c为阻尼矩阵；k为刚度矩阵；Fe（t）为外部结点力矢量；Fc（t）为m×1的控制力矢量，m为主动杆的数目；B为主动杆的方向余弦矩阵.假定系统具有比例阻尼，没有外部作用力.采用模态展开u（t）=φq（t），其运动方程可表示为q··+Dq·+Ωq=φTBFc （2）式中：D=diag[2ξjwj]；Ω=diag[w2j]，j=1，2，…，n；φ=[φ1φ2…φn]；wj和ξj分别为第j阶固有频率和模态阻尼.2基于Patran和MSC Nastran的智能桁架结构振动模态分析2.1应用实例选用北京航空航天大学根据大型空间结构设计的四棱柱和三棱柱智能桁架结构为研究对象，见图1.四棱柱智能桁架结构结构根部立杆位置配置4个压电主动杆（1-5，2-6，3-7和4-8），三棱柱智能桁架结构根部立杆位置配置3个压电主动杆（1-4，2-5和3-6）.两种空间桁架结构均由铜制杆件和钢制连接件组成，同一高度的水平杆分别组成正方形（四棱柱智能桁架）和等边三角形（三棱柱智能桁架）.其中四棱柱桁架的各跨结构外轮廓为正方体，由立杆、水平杆和斜杆构成.立杆和水平杆长度相等，相对底平面上斜杆的方向不同，同一平面斜杆与直杆之间的夹角为45°；三棱柱智能桁架各跨结构外轮廓为三棱柱形状，与四棱柱桁架一样，由立杆、水平杆和斜杆构成，立杆和水平杆长度相等，每个侧面也有一根斜杆.相邻各跨同平面上的斜杆方向不同，同一平面斜杆与直杆之间的夹角为45°.在桁架杆件设计中，考虑到大柔度、低阻尼的要求以及装配的简易性，主杆设计为空心细杆，两端采用螺杆通过多面体接头进行连接，四棱柱智能桁架采用M5的螺杆，三棱柱智能桁架采用M3的螺杆.两个桁架结构基本参数见表1.2.2基于Patran和MSC Nastran软件的智能桁架结构振动模态分析为验证上述有限元建模方法的正确性，编写智能桁架结构有限元计算程序，分别对两种智能桁架结构进行有限元分析计算，并与北航实验测试的模态频率进行对比.四棱柱、三棱柱桁架结构有限元建模的节点编号见图1.表 1桁架结构基本参数表桁架结构结构尺寸/mm杆外径/mm杆内径/mm螺杆主杆数节点数跨数四棱柱320×320×320106M583286三棱柱260×260×26064M31023611在智能桁架结构的有限元计算中，结构中的所有杆件，包括主动杆和普通杆，均以等截面杆单元模拟，连接接头以节点质量代替.四棱柱智能桁架结构的有限元模型包括83个杆单元，28个节点，底部四个节点的自由度全部固定，以模拟悬臂的边界条件，整个模型共有72个自由度.各桁架结构杆单元的弹性模量为1.08×1011 N/m2，质量密度为8 940 kg/m3，各节点附有0.78 kg的集中质量.考虑到桁架结构中杆件的两端是通过两个螺杆与桁架中两连接件连接的，由轴向拉压刚度等效条件，得到简化后的普通直杆、普通斜杆和主动杆单元的等效截面积分别为3.257×10-5 m2，3.117×10-5 m2和1.45×10-5 m2.三棱柱桁架为顶部带配重的11层塔式复合桁架结构，包括102个杆单元（底部3个立杆为压电主动杆，压电堆尺寸为12×120 mm），36个节点.为模拟悬臂的边界条件，底部三个节点的所有自由度全部固定，模型共有99个自由度.各桁架结构杆单元的弹性模量为1.08×1011 N/m2，质量密度为8 940 kg/m3，各节点附有0.135 kg的集中质量，顶部配重为1.435 kg，简化后的普通直杆、普通斜杆和主动杆单元的等效截面积分别为1.516×10-5 m2和1.527×10-5 m2和6.337×10-5 m2.四棱柱智能桁架结构计算与实验模态频率对照见表2.三棱柱智能桁架结构计算与实验模态频率对照见表3.四棱柱智能桁架结构的前6阶模态振型见图2.三棱柱智能桁架结构的前6阶模态振型见图3.由表2和3可以看出，四棱柱智能桁架结构和三棱柱智能桁架结构前6阶模态频率计算值与实验值吻合很好，误差在5%之内，说明建立的智能桁架结构机电耦合有限元模型正确，能够真实地反映智能桁架结构的动力学特性.从四棱柱智能桁架结构和三棱柱智能桁架结构的固有频率分布上看，第1阶和第2阶模态及第4阶和第6阶模态是两两密频模态，分别代表一弯和二弯振型，第3阶模态是绕z轴的扭转模态.3结束语采用大型商业化结构分析软件Patran和MSC Nastran，对北京航空航天大学的四棱柱和三棱柱压电智能桁架进行模态分析计算，计算结果与基于有限元法建立的压电智能桁架结构机电耦合动力学模型的计算模态频率近似相等，与实验测试模态频率吻合，有效验证基于有限元法建立的压电智能桁架结构动力学模型的正确性和有效性，为进一步振动控制器的设计提供模型和技术支持.参考文献：[1]黄文虎，王心清. 航天柔性结构振动控制的若干新进展[J]. 力学进展， 1997， 27（1）： 5-18.[2]张景绘. 一体化振动控制：若干理论、技术问题引论[M]. 北京：科学出版社， 2005.[3]罗晓平，黄海. 自适应结构控制及其空间应用[J]. 航天控制， 2005， 23（2）： 47-53.[4]赵国伟，黄海，夏人伟. 柔性自适应桁架及其振动最优控制实验[J]. 北京航空航天大学学报， 2005， 31（4）： 434-438.[5]陈文英，阎绍泽，褚福磊. 免疫遗传算法在智能桁架结构振动主动控制系统优化设计中的应用[J]. 机械工程学报， 2008， 44： 196-200.[6]陈文英，褚福磊，阎绍泽. 智能桁架结构自适应模糊主动振动控制[J]. 清华大学学报：自然科学版， 2008， 48（5）： 816-819.[7]陈文英，阎绍泽，褚福磊. 免疫遗传算法在智能桁架结构振动主动控制系统优化设计中的应用[J]. 机械工程学报， 2008， 44（2）： 196-200.[8]CHEN Wenying， CHU Fulei， YAN Shaoze， et al. An interval parameter perturbation method for predicting the natural frequency bounds of intelligent truss structures with uncertain-but-bounded parameters[J]. Key Engineering Materials， 2007， 347： 569-574.（编辑武晓英）。

框加结构——甬城住宅结构形式的合理选择

框加结构——甬城住宅结构形式的合理选择
忻飚;严斌
【期刊名称】《浙江建筑》
【年(卷),期】1998(000)005
【总页数】2页(P13-14)
【作者】忻飚;严斌
【作者单位】宁波市规划设计研究院;宁波市住房发展投资公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.4
【相关文献】
1.基于Patran／Nastran和Hypersizer的复合材料后机身加筋结构形式选择分析[J], 卢秉贺;李萍;张军伟
2.对地铁车站合理结构形式选择的三维结构分析 [J], 王玉锁;王明年
3.小高层住宅结构形式选择的分析 [J], 李飞;王琳
4.带式输送机地上通廊结构形式的合理选择及技术经济分析 [J], 杨纯祥;张立江
5.多层住宅建筑设计与结构形式的选择——砖混结构与框架结构在多层住宅中应用的综合分析与比较 [J], 朱光钧
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利用MSC Patran／Nastran分析复合材料夹层结构

利用MSC Patran／Nastran分析复合材料夹层结构
何伟
【期刊名称】《计算机辅助工程》
【年(卷),期】2006(015)B09
【摘要】描述复合材料夹层结构的特点，阐述利用MSC Patran建立复合材料泡沫夹层结构有限元模型的步骤与方法，简单阐述后处理方法，并通过一个实例与理论解进行的比较验证该方法的准确性．
【总页数】3页(P330-332)
【作者】何伟
【作者单位】中国航天科工集团北京机械设备研究所,北京100854
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323.5
【相关文献】
1.基于MSC.Patran/Nastran的移动除尘罩结构和稳定性有限元分析 [J], 孙健;曹静
2.基于Patran和MSC Nastran的某空压机第1级叶轮强度分析及结构优化 [J], 高松;肖俊峰;李园园;上官博
3.基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析 [J], 陈文英;张兵志
4.利用MSC Patran/Nastran分析复合材料夹层结构 [J], 何伟
5.MSC Patran/Nastran软件2.4m偏置栅格天线结构力学分析 [J], 任兵锐;武织才;兰菲
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基于MSC.PATRAN／NASTRAN的飞机复合材料天线罩的建模及静强度分析

基于MSC.PATRAN／NASTRAN的飞机复合材料天线罩的建模及静强度分析摘要介绍复合材料天线罩的结构和校核方法及建模过程，以飞机某天线罩为例进行分析，通过对试验数据的分析，表明有限元建模计算与试验数据基本一致，说明该天线罩的设计满足强度要求。

关键词有限元模型；天线罩；优化；强度；刚度前言当前，复合材料是一种十分重要的材料，其具较强的可设计性、较高的比模量和比强度，以及优越的力学性能，在功能结构一体化中实现中较为方便，在飞机结构中更是得到较好的应用，本文采用Catia模块及MSC.PATRAN/NASTRAN 软件对飞机典型复合材料天线罩结构进行有限元建模及计算分析，从而使其在飞机更加充分、合理的使用。

1 复合材料的结构及承载特点飞机上的复合材料多采用蜂窝夹层结构，即内外两侧面是面板，中间夹层为蜂窝，如图1所示。

面板由SW280A/3218从内向外按一定的角度编织而成。

在计算夹层结构的弯曲和总体稳定性时，一般采用以下假设：（1）蜂窝在平行面板方向的刚度为零，即：（2）蜂窝横向不可压缩，即（3）面板很薄（t1≤h，t2≤h），因而面板自身弯曲刚度可以忽略；（4）薄板和薄壳，即夹层结构的总厚度远比板的长宽或壳的半径小；（5）采用线性理论。

有限元分析时，一般采用将整个夹层结构看成特殊的复合材料压层板，将蜂窝看成特殊的复合材料单向成。

2 罩体的有限元建模及计算分析具体包括，坐标系的选取；结构的离散化；元素的选择；约束条件的选取；载荷的分配；应变矩阵的计算；刚度矩阵的建立；位移及应力的计算。

首先，建立一个天线罩Catia曲面数模，在Catia模块下经过优化处理，导入有限元分析模块Pantran中完成罩体外形数据输入，材料数据输入，有限元网格划分及载荷的分配。

其次，根据载荷的分布特点，对模型做进一步优化，保证模型施加载荷准确性，并通过局部二次调配，使模型载荷与气动吹风载荷误差不大于2%。

图2给出优化后的罩体模型，共给出26个测压点，以面载的形式施加罩体模型上。

基于MSC.Patran／Nastran的复合材料层合板稳定性优化

ＡｂｔａｔＡｓｕｔｒｌｐｉｚｔｎｓｆａｅｓｓｍｉｃｎｔｃｄｔｒｇＣＰＴＡｏｍａｄｓｃ：ｔｃｕａｏｔａｏｏｔｒｙｔｏｓｕｔｏｈＰＬ（ＡＲＮＣｍｎｒｒｍｉｉｗｅｓｒｅｈｕ
ｓａｃｔｏｄｏｔｏｒｐｃｅｐｅｍｅｔｍｅｏｓｕｅｏｐｉｚｎｅｔｉｋｅｓｏｕ－ｌｙｒ；Ａｔｅｒｈｍｅｄａｒｈｔｉｘｒｎｔｄｉｓｄｆｒｏｔｈｎｏｉｈｍｉｉｇｔｃｎｓｆｓｂａｅｈｈｓｈｅｏｄｓｅｔｅｓｃｎｔｐ，ｔｅｐｙｓａｋｎｇｓｑｅｃｆｔｅｌｍｉａｅｉｐｍｉｅｙａｇｎｔｃａｇｒｔｍ．Ａｓａｈｌｔｃｉｅｕｎｅｏａｎｔｓｏｔｚｄｂｅｅｌｏｈｈｉｉｉｎ
典型的设计变量为铺层角度、铺层厚度和铺层顺
作，在一定程度上，薄壳结构的稳定性设计比强度设计更为重要ｌ。高性能复合材料在航空、航２】
维普资讯
第２７卷第２期２００７年４月
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设
计
ＶＯＩ２．７Ｎｏ．２
ＡⅡ ＩＦＴＤＥＩ＝｛ＳＧＮ
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２００７
文章编号：１７－５９２０）２０３－３６３－９（０７０－０４０４
基于ＭＳ．ａｒｎＮｓａＣＰｔａ／ａｔｎ的复合材料ｒ层合板稳定性优化
常楠，赵美英‘ ，王
（．沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳２

利用MSC Patran／Nastran分析复合材料夹层结构

和刚度高，可设计性强等许多优异特性．复合材料
泡沫夹层（图１示）一种典型的结构，面板如所是
中的与复合材料相关的模块可以建立复合材料数据库和复合材料零部件模型，高效准确地进行复合材料有限元分析．本文阐述利用ＭＳａａ建立复合ＣＰｔｎｒ
材料夹层结构有限元模型的方法，并简单阐述后处
Ｓｐ２０ｅ．０６
利用ＭＳａａ／ａｔｎ分析ＣＰｔｎＮｓａｒｒ
复合材料夹层结构
何
摘
伟
（国航天科工集团北京机械设备研究所，北京１０５）中０８４
要：描述复合材料夹层结构的特点，阐述利用ＭＳａａ建立复合材料泡沫夹层结构有ＣＰｔｎｒ
理方法．
采用强度和刚度较高的层合板．层合板南碳纤维／
环氧树脂或者玻璃纤维／环氧树脂以不同的铺设角铺设而成．夹层结构的特点是抗弯刚度较高，以可在较小质量下达￣Ｍ性结构件的要求．ＩＩｊｊ
瓤瓤
淑沛
１建立复合材料夹层结构有限元模型
Ｏ引言
在产品研制中，为了提高零部件刚度、强度、
虽然复合材料有诸多优点，但与金属完全不同的力学性能又给设计带来困难，传统的方法是使用复合材料力学理论进行分析计算，这种方法较为复
杂且效率低下，可重复使用性差．应用ＭＳａａＣＰｔｎｒ
减轻重量，大多采用复合材料．复合材料具有强度
的方法
１１定义层合板材料模型．
ｌｍ凝
图１复合材料夹层结构示意图
如果复合材料夹层结构（如图１所示）厚度与长度、宽度相比足够小（／１０），可将该结构简化１

复合材料机身壁板结构设计方法研究

Key words: composites, stiffened cylindrical shell, fuselage structure, laminated plate, nonlinear finite element method, post buckling, structure optimization
The buckling and post-buckling response of compressed stiffened plate is analyzed in this paper. To the structure of thin-walled and stiffened cylindrical shell, because of the stringers, stiffened plate do not lose the load-carrying capability after reaching the skin critical load. Because the bending stiffness of stringer is very large, the post-buckling critical load of this structure is much higher than the skin buckling load. The stress would be redistributed from skin to stringer when the skin buckling occurs. The conception of effective skin was defined to calculate the skin post-buckling load capacity, and the post-buckling critical load was estimated by the Euler buckling model.

考虑强度与固化变形的复合材料加筋壁板铺层优化方法

Vol. 38 , No. 3June 2021第3椄卷第3期2021年6月计算力学学报Chinese JournM of Compiitsstioni^l MechanicsDOI ： 10. 7511 / 1x 20210116()()2考虑强度与固化变形的复合材料加筋壁板铺层优化方法许英杰灣,孙勇毅，杨儒童，张卫红(西北工业大学机电学院，西安710072)摘要：加筋壁板是复合材料飞行器主承力构件的主要结构形式，通过复合材料铺层参数设计可以有效优化壁板的强度，但铺层参数的变化也会影响壁板的固化变形暎因此，复合材料加筋壁板铺层设计过程中需要综合考虑整体强度和固化变形暎本文针对复合材料加筋壁板结构，建立了失效分析模型和固化变形分析模型；基于实验设计方法、NSGA -II 遗传算法以及上述分析模型，建立了综合考虑强度与固化变形的加筋壁板铺层优化方法暎优化结果显示复合材料加筋壁板在强度提高的同时，固化变形显著降低。

关键词：复合材料；加筋壁板；失效分析；固化变形；铺层优化中图分类号：O346文献标志码：A 文章编号：1007-4708(2()21)03-0297-081引言复合材料加筋壁板是复合材料机翼和机身等主承力构件的主要结构形式，由多根长桁和蒙皮组成，一般承受压缩、剪切或压剪复合等载荷［：。

提高加筋壁板的整体强度，是保障飞行器性能的关键。

复合材料铺层参数设计可以有效优化壁板的强度，但铺层参数的变化也会显著影响壁板的固化变形。

固化变形影响壁板的外形和尺寸精度，尤其是对于大尺寸复杂结构的壁板，固化变形会产生较大的装配应力，降低壁板强度和疲劳寿命，甚至直接导致报废。

因此，有必要建立一套综合考虑整体强度与固化变形的铺层优化设计方法，实现复合材料加筋壁板强度与固化变形的协同优化。

复合材料计算力学和数值模拟方法椲丄:的日益完善，为复合材料结构失效和固化变形分析提供了有效手段。

汤平5对复合材料T 型长桁的压缩失效进行了计算，分析了不同铺层参数和尺寸结构对T 型长桁破坏极限的影响。

飞机结构加筋壁板参数化有限元模型的实现

飞机结构加筋壁板参数化有限元模型的实现杨志斌;林祥祥;尹新剑【期刊名称】《航空计算技术》【年(卷),期】2017(047)002【摘要】提出一种基于MSC.Nastran/Patran的加筋板结构有限元模型自动生成方法.方法对加筋条位置、加筋条几何尺寸、底板几何尺寸、材料物性以及网格密度完全参数化,给出标量参数、向量参数、字符参数及动态数组在PCL函数中的具体应用,载荷、约束以及材料特性全部施加于几何体以实现网格密度的自动疏密控制.实例表明,对于帽型加筋板,张角为60°时壁板位移最小.%An automatic generation method of stiffened plate structure finite element model based on MSC.Nastran/Patran is proposed.The method of reinforced bar position,stiffefer geometry,plate geometry and material properties and the mesh density of fully parameterized concrete applications are scalar parameters,vector parameter,character parameter and dynamic array in the PCL function,load,and material properties of all the constraints imposed on the geometry to achieve automatic density control grid density.Take for example shows that the type of stiffened plate,angle of 60° for minimum wall displacement.【总页数】4页(P41-44)【作者】杨志斌;林祥祥;尹新剑【作者单位】中国飞机强度研究所,陕西西安 710065;西北工业大学航空学院,陕西西安 710072;西北工业大学航空学院,陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】V214.41;TP311【相关文献】1.基于参数化模型和遗传算法的复合材料加筋壁板结构选型优化研究 [J], 赵占文;苏雁飞;陈军2.某型飞机翼身整流罩Ω型加筋壁板选型的结构设计研究 [J], 殷祖新3.飞机复合材料加筋壁板结构屈曲和后屈曲研究 [J], 张修路;黄文超;方采文;李常有4.大型飞机加筋壁板结构稳定性设计分析方法研究 [J], 杨卫平;孙秦5.飞机典型复合材料加筋壁板结构稳定性及破坏强度分析 [J], 李婷;郝雪萍;赵洁;吴德锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

adams_patran_nastran_fatigue联合仿真

使用Patran/Nastran/ADAMS/Fatigue进行系统级仿真刘广，2007年8月介绍了基于模态综合法使用MSC公司的系列产品Patran、Nastran、ADAMS和Fatigue进行系统级仿真的过程。

1仿真分析对象介绍本文所使用的模型是某四轮车在试验台上的模型，研究前悬架下摆臂的疲劳强度。

所研究模型下摆臂模型2分析过程介绍：第一步：在Patran中建立研究部件的有限元模型，并进行相关的设置，以便提交给Nastran计算时能生成mnf中性文件；第二步：把Patran生成的bdf文件提交给Nastran计算生成mnf 中性文件以便供ADAMS使用；第三步：在ADAMS中建立系统的多刚体动力学模型，通过ADAMS/Flex接口使用mnf中性文件替换所要研究的部件，建立刚柔耦合多体动力学模型进行仿真计算，使用ADAMS/Durability接口中的MSC.Fatigue选项导出dac载荷文件；第四步：在Patran/Fatigue中导入多个载荷文件后，定义工况，材料信息进行疲劳计算生成fef文件；第五步：在ADAMS中通过ADAMS/Durability接口中的MSC.Fatigue选项导入fef文件，在ADAMS的后处理中查看部件的疲劳寿命等所关心的信息。

3具体过程详细介绍3.1Patran中的有限元模型及其相关设置在Patran中建立一个新的模型，导入前悬架下摆臂的CAD模型，建立有限元模型，定义材料属性等，注意要在下摆臂和其它部件连接处建立RB2。

下摆臂在Patran中的有限元模型Patran中定义Nastran分析参数Patran中定义ADAMS的mnf输出指定欲输出的模态数设定Nastran计算所要输出的结果（mnf中含应力信息）3.2Nastran计算生成mnf文件把Patran生成的bdf文件提交给Nastran计算（如果模型复杂要花一定的时间，而且比较占用硬盘空间，比一般的模态计算要更花时间和占用硬盘空间），如果没有错误的话计算完后就会生成mnf文件。

基于PATRAN的桥梁顶推施工有限元计算及浅析

基于PATRAN的桥梁顶推施工有限元计算及浅析摘要分析了桥梁顶推施工过程中的受力状况，结合目前正在进行施工的钱塘江九堡大桥，利用PATRAN有限元软件建立实桥模型，对其顶推过程进行静力有限元结构仿真计算，分析其应力分布，特别是应力极值及其产生处，对施工应力进行预估。

结果表明，模型计算值与实测值接近，证明了实桥仿真计算的有效性，并根据仿真结果，建议实桥施工作业时对结构应力大的区域进行加固或预防，提出部分改型方案，指导实际施工。

关键词有限元；顶推；拱梁组合体；临时撑杆桥梁是人类最杰出的建筑之一，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。

九堡大桥位于钱塘江S弯的最顶端，水文条件多变而复杂，设计人员巧妙地采用了斜拉-系杆拱组合桥型，设计出三跨连拱的组合体系。

九堡大桥是国内第一个采用“整体顶推施工”的钢混拱桥，大桥的三个主拱，先在岸上拼装，再把主拱放在特殊材料做的“滑板” 上，直接“推”到江面上。

如此重大的工程，在采用与国际接轨的先进施工方法时，必定要对其结构进行认真分析，以保证工程的顺利进行。

为此，本文对实桥进行全桥有限元分析计算。

了解其应力分布，确定拱梁在各危险状况下的应力及变形情况，为施工过程提供有价值的参考。

1 九堡桥实桥有限元模型的建立1.1 九堡桥实桥参数该桥主桥上部结构为三孔结合梁—钢拱组合体系拱桥，支承跨径188 m，V 形墩之间墩顶段长22 m，因此主桥单孔跨度为210 m。

主拱肋外倾12°，立面矢高43.784 m。

副拱肋轴线为空间曲线，立面矢高33 m。

主拱采用矩形截面，宽2.2 m，高3.2 m；副拱采用方形截面，边长1.5 m，主副拱肋之间的横向连杆采用圆钢管，间距8.5 m。

主梁为等截面钢-混凝土结合梁结构，全高4.5 m，全宽37.7 m。

1.2 九堡桥实桥有限元模型结构计算采用PATRAN软件，全桥模型除在个别细节处略有简化，基本按照实桥结构建立，主纵梁、主拱、副拱、导梁和内部加筋构件均采用板单元，而连杆、临时撑杆、横撑均用梁单元。

加强筋板料的理论分析

3.4 Patran分析的基本理论3.4.1 Patran分析的三个基本阶段本文以带加强筋的S型弧面板弹簧作为研究对象，以MSC. PATRAN/NASTRAN为建模和计算工具，对其整体结构进行有限元分析，得到在各种工况下较为精确的应力及位移情况。

MSC.Patran有限元软件在解决静力问题时的三个基本阶段：（1）前处理：读入或创建几何模型，设定材料和单元属性，施加载荷以及边界条件，进行有限元网格的划分。

Patran软件能自动地划分大部分有限元网格，但必须提供相应的指令和设置参数。

前处理过程中，每进行下一步操作前，都必须确保输入数据的正确性。

（2）数值分析：软件自动生成描述单元性能的矩阵，并把这些矩阵组合成表示有限元结构的大型矩阵方程，然后进行求解，得到每个节点上的场量值。

（3）后处理：有限元解和由它得到的数值被列出来或者用图示的形式显示出来。

Patran后处理过程中除了列出或显示的变量外，其他操作都是自动的。

在应力分析中，典型的显示包括动画、等值线、X-Y曲线图、云纹图等后处理功能。

3.4.2 Patran分析的一般流程Patran建模和分析的一般流程，归纳如图3-2所示。

图3-2静力分析流程图3.5板弹簧静载有限元模拟过程3.5.1单位制的选择在有限元分析之前，首先要选择一套封闭的单位制，否则无法得到准确的结果，失去应有的意义。

表3-1提供了PATRAN最常用的两套单位制。

表3-1两套常见的单位制本次分析选择的一套封闭的单位制为“mm，MPa，N”。

3.5.2分析解算器的确定在创建分析模型前，首先要确定分析的类型，再根据所要进行的分析类型选用合适的解算器。

MSC.PATRAN/NASTRAN软件提供了多种解算器，如ABAQUS、ANSYS 5、MSC.Marc、MSC.Nastran、MSC.Dytran、LS-DYNA3D等。

MSC.Nastran解算器是软件默认的解算器，本次模拟过程中也选用该解算器作为计算工具。

基于Python复合材料单搭接机械连接结构ABAQUS二次开发

基于Python复合材料单搭接机械连接结构ABAQUS二次开发杨晔楠，胡昌宏，何四海（中航工业一飞院，陕西省西安市，710089）摘要：本文采用Python语言对ABAQUS进行二次开发，建立了复合材料单搭接机械连接结构参数化建模模块，可实现单排多钉连接结构有限元模型的快速建立、材料属性的设置，以及零件之间接触的自动生成；并编制了用于参数化分析的GUI（用户图形界面），提供了方便形象的数据输入界面。

最后将本文模型的计算结果与试验结果进行对比，钉载分配的最大误差不超过9%，贴片处的应变-载荷曲线非常接近，验证了本文建模方法的正确性。

本文二次开发程序提高了工作效率，减小了建模工作量。

关键词：复合材料单搭接参数化 GUI1.概述复合材料比强度和比模量高，且具备优越的重量特性和疲劳性能，使其在航空航天等领域得到了大量应用，引起了设计技术的重要变革。

在飞机结构中，由于结构设计、工艺和使用维护等要求，必须安排一定的工艺分离面、维修口盖等，从而存在大量紧固件。

对复合材料机械连接结构性能进行分析非常必要。

而影响其性能的因素有很多，包括结构的几何尺寸、复合材料的铺层以及搭接板的刚度等。

为了深入研究这些因素对结构性能的影响，需建立参数化模型以简化步骤、减小设计人员工作量。

ABAQUS软件是国际公认的大型通用非线性有限元分析软件之一，具备丰富的单元库和材料模型库，还为用户提供了专门的二次开发接口，能够实现ABAQUS前处理、后处理的自动化和用户化。

ABAQUS脚本接口是基于Python语言定制开发的，Python是一门功能强大的面向对象的编程语言，具备代码简洁、可扩展性强、内置数据结构丰富等特点[1]。

本文采用Python语言对复合材料单搭接连接结构有限元建模过程进行ABAQUS二次开发，并定制了一个用于参数化分析的GUI（用户图形界面），建立了此类结构的参数化分析平台，能够减少大量建模工作，方便快捷的应用于工程实际中。