[原创总结]飞机结构CAE设计概述
众所周知,飞机设计是一个复杂的系统工程,时间周期也比较长,从打样设计到最后定型投产最快也要十几年的时间(小飞机和改进型飞机除外)。飞机设计阶段包括总体设计、结构设计、系统设计(液压、燃油、电子导航、火控、电传、地面设备等)。
传统的飞机结构设计强度校核一般采用结构力学方法,但这种设计方法有很多的局限性,并且受人为的影响也很大。例如应用结构力学方法校核的结构应比较简单,结构复杂后要进行简化处理;结构力学方法中还含有很多的工程假设。所以用这种方法设计的飞机比较保守,现代飞机要求降低结构重量,例如四代战机要求机体重量仅为飞机设计总重量的28%左右,应用结构力学方法显然不能完成这一要求。
随着计算机的发展,应用有限元辅助设计的方法(CAE)越来越实用,并成为飞机结构设计的主流。如下图所示为瑞典的JAS-39部分结构示意图,可以看出其主翼为典型的多墙式(多腹板式)结构,这样的结构是如何设计出来的?墙的间距和数量又是怎么确定的?飞机结构的CAE设计又是怎么实现的?以下给出一个简单的介绍,仅飞机结构的CAE设计环节就是一个复杂的过程,大致可分为以下几个阶段:
粗模,这时候飞机的具体结构还未定,只知道飞机的气动外形和大概的传力构型,所以模型也非常简单粗糙。粗模的作用主要是用于考察飞机传力系统布置的科学性。
总体模,这时候飞机模型的传力结构已基本定型,模型也较复杂,包含飞机所有的主传力构建。总体模的作用重大,关键结构部件的初校核也能在总体模中进行,很多关键的数据都从总体模中体现,比如结构的变形,最大受力区域一目了然,并能为下一步进行结构细节设计打下坚实的基础。
构件模,构件模是结构设计中最详细的模型了,飞机的强度、刚度、稳定性、材料校核等都在构建模中进行。构建模也可称为总体模的子模型,虽然其本身还可能包含子模型,构建模的载荷来源于总体模,在总体模型中提取载荷并作用于构建模进行校核。
以上三个阶段并不一定按顺序进行,往往存在交叉,甚至反复设计的可能。粗模也不一定只有一个,比如飞机的主翼可以是一个粗模,侧翼还可以是一个粗模。
希望通过以上的简单介绍能对航空专业的学生朋友以帮助。 题材不错 只可惜简略了些……
楼主能来个连载么?呵呵 楼主说的很好
飞机结构的CAE和汽车、机械这些结构比起来,确实大有不同
to 孤独的旅人
谢谢支持,汽车的CAE我没搞过,我只了解飞机的CAE过程,但我想汽车与航空的CAE也应有相似之处。上面的概述也许看着很简单,但一般来说,航空专业的大学生基本都不知道,这些东西只有工作了才会了解。由于航空专业的特殊性,细节具体的东西就不能说了:lol 就原理来说,汽车CAE和飞机CAE都一样的不过飞机结构实在是特殊啊,刚工作那时候,看见飞机结构那么复杂的实体简化为一条条线,简直匪夷所思,在学校的时候更想不到连节点单元编号都有那么多规矩:lol
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楼主说的不错啊是这样的一个顺序:先总体打样设计,然后是结构细节设计,最后是生产定型设计 楼主能不能再说的详细点,如什么构件简化成一条条线,什么构件简化成面? 能总结出来一本书么?多谢了 有书,《航空结构有限元分析指南》,航空工业出版社,不过不知道好不好买 It's absolutely ridicules to summarize CAE from aeronautics prespective, which FEA is developed from aircraft structure design, initially. 《航空结构有限元分析指南》这本书的确不错!
不过在设计的过程中还要考虑疲劳寿命设计,以及损伤容限设计。 好东西,只是说的太笼统了 8楼的是南航的吧!名字里有nuaa 好!总结得很到位,不过也确实有点太笼统。 很好,学习一下,感谢分享!
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