仿真技術在飛機設計中的應用_電子/電路_工程科技_專業資料?？萍紕撔屡c應用 Ｉ ２ ０ １ ７ 年 第４ 期 工 業 技 術 仿真 技術在飛機設計 中的應用 楊 建 江 （ 鄭 州飛機裝備有 限責任公 司， 河南 鄭州 ４ ５ ０ ０ ０

　　科技創新與應用 Ｉ ２ ０ １ ７ 年 第４ 期 工 業 技 術 仿真 技術在飛機設計 中的應用 楊 建 江 （ 鄭 州飛機裝備有 限責任公 司， 河南 鄭州 ４ ５ ０ ０ ０ ５ ） 摘 要： 仿真技術在飛機設計 中發揮著越來越重要的作 用， 文章闡述 了國內外在飛機設計 中廣泛使 用的結構強度計算 ， 多體動力 學仿 真 、 多學科 多 目標 結 構優 化 、 內外流 場 分析 、 非 線性 有 限 元分 析 、 疲 勞強度 分 析 、 電磁 仿 真 分析 ， 機 電 液聯 合仿 真 分 析 等 ， 介 紹 了各 種 仿 真技 術 的應 用 范 圍 ， 為 飛機 的 機械 設 計及 研 究提 供 參考 。 關 鍵詞 ： 仿 真技 術 ； 飛機； 結構 強度 ； 機 電液 于超 高 壓流 體仿 真 ， 在 仿 真過 程 中 ， 多 數情 況 下 是 不 收斂 的 ， 需 要 非 機械 產 品設 計 是一 個 近代 完 善 的過 程 ， 尤 其 對 于飛 機 等航 空 器 常 有經 驗 的工 程 師通 過 間接 方法 進 行仿 真 計算 。 是集各種先進科技成果于一體 的產品 ， 設計結果都需要進行反復多 外 流場 方 面 ， 仿 真 技 術多 采 用 通用 有 限 元 軟件 ， 劃分網格 ， 加 邊 次的地面試驗 ， 才能驗證設計結果能否符合要求。在仿真技術獲得 界條件 ， 在亞音速條件下 ， 仿真計算 比較簡單快捷 ， 計算結果也較準 大規模應用之前 ， 大部分試驗都是依靠產品樣機進行的 ， 不僅成本 確 ， 但超音速條件下 ， 計算時和內流場超高壓計算相似 ， 都存在精度 高昂， 而且試驗一旦失敗 ， 對后續設計將會產生極大影響 ， 無形之 中 不夠的問題 ， 處理方法 同內流場。 增 加研 制 成 本 ， 研 制 周 期 也得 不 到 保 證 ， 隨著 現 代計 算 機 仿 線非 線性 仿 真分 析 的發 展 ， 在 飛機 設計 中 ， 越 來越 多 的使 用 虛擬 仿 真技 術 。 在 概 念設 計 飛 機 的 各個 零 組 件 等 產 品 在試 驗 和 使 用 的 過 程 中 遇 到 許 許 多 階段 ， 仿 真技 術 可 以快 速 預測 產 品強 度 及 性能 ， 是 試 驗 無法 取 代 的 。 多 靜力 學無 法 解決 的問 題 ， 產 品的 裂 紋 ， 齒 輪齒 牙 的脆 裂 等 ， 這 些 問 目前 ， 使 用 較 為廣 泛 的有 ： 結 構 強 度計 算 ， 多體 動 力 學 仿 真 、 多 學 科 題單靠簡單 的靜力學解決 手段 ，智能簡單預測裂紋寬展和產品壽 多 目標 結構 優化 、 內外 流 場 分 析 、 非 線 性 有 限元 分 析 、 疲 勞 強 度 分 命 ， 因此 必 須 引入 非 線 性 分 析 來解 決 接 觸 、 大 變 形 等 輔 助 的 結 構 問 析、 電磁仿真分析 ， 機電液聯合仿真分析 。 本文著重介紹各個仿真技 題 。 術在 飛 機設 計 中 的應 用 。 ２ ． ６疲 勞 強度 分析 ２仿 真 技 術 在 航空 產 品需 求 的 大背 景 下 ， 疲 勞分 析 通 常進 行 耐 久性 疲 勞 壽 ２ ． １結構 強 度 分析 命分析 ， 可用 于結 構的初始裂紋分析 ， 裂紋擴展 分析 、 應 力壽命分 飛 機 的設 計 中 ， 滿 足結 構 強 度 要求 是設 計 的首 要 要 求 ， 可 以一 析 、 焊 接 壽命 分析 、 整 體 壽命 預 估 、 疲 勞優 化 設 計 、 振 動疲 勞 分 析 、 多 票 否決 設計 成 果 。影 響結 構 強度 的主 要 因素 有 材料 的種類 和性 質 、 軸 疲 勞 分析 、 電焊疲 勞 分 析 虛 擬應 變 片測 量 及 數 據 采集 等 ； 軟 件 擁 截 面積 、 形狀等 ， 數 年來 ， 新 材 料 的發 展 還 不 成熟 ， 因 此在 飛機 設 計 有 豐 富 的疲 勞斷 裂 相 關 材 料庫 、 疲 勞載 荷 和 時 間 歷程 庫 等 ， 能 夠 可 壽命 結 果 。用 于主 要 承力 組 件 的 整體 壽 中應 用 得不 多 。 設計 人 員往 往 通過 改 變結 構 的形 狀來 提 高設 計 產 品 視 化 疲勞 分 析 的各類 損 傷 、 的強度 ， 在 機 械 產 品 的最 薄 弱 部位 增 加 受 力 面 ， 隨 著 仿 真 軟件 的發 命預估 、 疲勞優化設計等 。 展， 這 些 已不是 困擾設 計 員 的 主要 問題 ， 在飛 機 的 零組 件 設計 中 ， 更 ２ ． ７ 電磁 仿真 分 析 為 突 出 的強度 問 題是 無 法得 到零 組 件 所 受真 實 荷 載 ， 有 時候 設 計員 飛 機 只有 結 構設 計 是不 夠 的 ， 還 有很 重 要 的一 部 分 是 電 磁伺 服 甚 至靠 估 算或 放 大 載荷 數來 計算 產 品 的 強度 ， 估 計 結 果 不利 于 產 品 控 制 系統 。電磁 控制 系 統是 飛機 能 夠實 現 其 功能 的關 鍵 。往 往需 要 的 輕 量 化設 計 ， 目前 是 困擾 設 計 員 強度 計 算 的 主要 問題 ， 亟 待要 求 進入電磁仿真分析 ， 主要用來分析 電磁作動機 的電磁鐵 、 電磁 閥、 電 更 為準 確 的荷 載 計算 方 法 。 磁 繼 電器 、 電機 、 變壓器 、 傳 感 器 等 電磁 裝 置 的靜 態 、 穩態 、 瞬態特 ２ ． ２ 多體 動力 學 仿真 性 。直接 耦合 電磁場 分 析得 到 的各種 地 刺 損耗 作 為 熱 源 ， 通 過熱 分 飛機 的零 組 件往 往 需要 運 動才 能 實 現 飛機 的 性