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《基于ANSYS機(jī)翼翼盒拓?fù)鋬?yōu)化的網(wǎng)格劃分和建模》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2010矩6,q第27卷第3期沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineeringJun．2010V01．27No．3文章編號：1007—1385(2010)03—0011—04基于ANSYS機(jī)翼翼盒拓?fù)鋬?yōu)化的網(wǎng)格劃分和建模裴穎張衛(wèi)平邱福生(沈陽航空航天大學(xué)航空宇航工程學(xué)院，遼寧沈陽110136)摘要：網(wǎng)格劃分是進(jìn)行有限元分析建模的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，總結(jié)了ANSYS建模中網(wǎng)格劃分的主要步驟、方法的優(yōu)缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)；針對機(jī)翼翼盒的特殊結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)裝配要求，提出芯板和蒙皮相黏結(jié)的建模方法；分析了機(jī)翼受力的主要特點(diǎn)，對
2、翼盒模型受力進(jìn)行了合理簡化。算例結(jié)果表明提出的芯板和蒙皮相黏結(jié)的掃掠網(wǎng)格建模方法能正確模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)連接情況，達(dá)到指定裝配要求，為成功實(shí)現(xiàn)機(jī)翼翼盒的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：飛行器設(shè)計(jì)；建模；網(wǎng)格劃分；拓?fù)鋬?yōu)化；翼盒；ANSYS中圖分類號：V221+．92文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A飛行器設(shè)計(jì)水平的高低是反映一個(gè)國家科研實(shí)力、創(chuàng)新能力和擁有知識產(chǎn)權(quán)多寡的一個(gè)重要指標(biāo)之一，而結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這一重要指標(biāo)的前提基礎(chǔ)。拓?fù)鋬?yōu)化?方法能幫助尋求如何能用最少的材料得到最合理的布局，使飛行器的質(zhì)量達(dá)到最輕，發(fā)揮出最佳的性能。有限元分析通過采用大量幾何形狀簡單的單元組合來近似描述整體結(jié)構(gòu)，利用單
3、元節(jié)點(diǎn)變量對單元內(nèi)部變量進(jìn)行插值來實(shí)現(xiàn)對總體結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。將結(jié)構(gòu)離散成簡單單元的組合，稱為有限元網(wǎng)格劃分【2]。由于劃分的網(wǎng)格形式對計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模產(chǎn)生直接的影響，網(wǎng)格劃分是建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。p1總結(jié)了ANSYS建模中網(wǎng)格劃分的主要步驟、方法的優(yōu)缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)；針對機(jī)翼翼盒的特殊結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)裝配要求，提出芯板和蒙皮相黏結(jié)的建模方法；分析了機(jī)翼受力的主要特點(diǎn)，對翼盒模型受力進(jìn)行了合理簡化，為成功實(shí)現(xiàn)機(jī)翼翼盒的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。1網(wǎng)格劃分介紹ANSYS中網(wǎng)格劃分可以在GUI模式‘41下交收稿日期：20lO～05—07基金項(xiàng)目：航空基金(項(xiàng)目編號：2009ZE5
4、4008)；校博士啟動基金(項(xiàng)目編號：08Y1105)作者簡介：裴穎(1981一)，男，河南省周口市人，在讀碩士，主要研究方向：飛行器設(shè)計(jì)、機(jī)翼拓?fù)鋬?yōu)化等，E—mail：peiyin91981@oo-hu．c．om；邱福生(1977一)．男，江西于都人，博士，副教授，主要研究方向：飛行器設(shè)計(jì)與制造一體化，cAD／cAPP／cAE／cAM，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，產(chǎn)品開發(fā)過程建模等，E—mail：afs77815@163．tom?；ド?，也可以通過編寫宏命令文件生成。主要分為3個(gè)步驟【5J。(1)定義單元屬性(2)設(shè)置建立網(wǎng)格所需的參數(shù)(3)生成網(wǎng)格與網(wǎng)格的修正網(wǎng)格劃分方法【61主要有：(
5、1)自由網(wǎng)格劃分這種方法省時(shí)省力，但缺點(diǎn)是單元數(shù)量通常會很大，計(jì)算效率降低。(2)映射網(wǎng)格劃分這種劃分方式比較繁瑣，需要的時(shí)間和精力較多。(3)拖拉、掃掠網(wǎng)格劃分這兩種方式形成的單元幾乎都是六面體單元。掃掠方式形成網(wǎng)格是一種非常好的方式，它比映射網(wǎng)格劃分方式具有更大的優(yōu)勢和靈活性。(4)過渡網(wǎng)格劃分可以根據(jù)網(wǎng)格密度把模型劃分為多個(gè)子區(qū)域，實(shí)現(xiàn)模型中某些區(qū)域網(wǎng)格密度大、某些區(qū)域網(wǎng)格密度小，并在網(wǎng)格密度懸殊的區(qū)域之間建立過渡區(qū)域。(5)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分自動估計(jì)網(wǎng)格劃分誤差，確定網(wǎng)格是否足夠細(xì)，如果不夠，將自動細(xì)化網(wǎng)格以減少誤差，然后通過一系列的求解過程使得誤差低于用戶指定的數(shù)值(或直
6、到用戶指定的最大求解次數(shù))。網(wǎng)格劃分中的注意事項(xiàng)¨J：(1)修平的或有很尖內(nèi)角的面和體經(jīng)常造成網(wǎng)格劃分失敗；12沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)第27卷(2)如果指定了急劇變化的過渡單元尺寸可能造成單元質(zhì)量不好；(3)當(dāng)使用有中間節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單元對去邊建模時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證足夠的網(wǎng)格密度以使單元的跨度在一個(gè)單元長度上不超過15。的?。?4)無論何時(shí)都要避免從模型中去掉已經(jīng)劃分網(wǎng)格的圖元。2機(jī)翼翼盒拓?fù)鋬?yōu)化的網(wǎng)格劃分和建?！?]建立有限元模型過程中最重要的一點(diǎn)就是對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡化，略去次要元件和次要部分，著重研究參與總體傳力的主要部分和主要元構(gòu)件。在機(jī)翼各部件中，副翼的作用是控制飛機(jī)作滾轉(zhuǎn)運(yùn)動，
7、前緣縫翼和后緣襟翼是一種增升裝置，翼尖小翼的設(shè)計(jì)是改變翼尖附近的流場從而減小渦流的強(qiáng)度，它們都不是主要的承力結(jié)構(gòu)。一般工程上認(rèn)為少于5％～10％承載能力的構(gòu)件可在分析時(shí)略去，因此優(yōu)化時(shí)略去機(jī)翼的副翼、前緣和后緣，只考慮主翼盒段的受力情況。飛機(jī)機(jī)翼真實(shí)受力如圖l所示，翼盒模型受力可簡化為僅作用有展向梯度拉力載荷。(a)機(jī)翼展向受力(b)機(jī)翼弦向受力圖1機(jī)翼受力示意圖ANSYS提供了兩種建立CAD實(shí)體模型的途徑。一種是自底向上的CAD實(shí)體建模方法，首先定義各關(guān)鍵點(diǎn)，然后根據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)定義線、面或體，
