仿真技术在飞机设计中的应用_电子/电路_工程科技_专业资料。科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ７ 年 第４ 期 工 业 技 术 仿真 技术在飞机设计 中的应用 杨 建 江 （ 郑 州飞机装备有 限责任公 司， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０

　　科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ７ 年 第４ 期 工 业 技 术 仿真 技术在飞机设计 中的应用 杨 建 江 （ 郑 州飞机装备有 限责任公 司， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ５ ） 摘 要： 仿真技术在飞机设计 中发挥着越来越重要的作 用， 文章阐述 了国内外在飞机设计 中广泛使 用的结构强度计算 ， 多体动力 学仿 真 、 多学科 多 目标 结 构优 化 、 内外流 场 分析 、 非 线性 有 限 元分 析 、 疲 劳强度 分 析 、 电磁 仿 真 分析 ， 机 电 液联 合仿 真 分 析 等 ， 介 绍 了各 种 仿 真技 术 的应 用 范 围 ， 为 飞机 的 机械 设 计及 研 究提 供 参考 。 关 键词 ： 仿 真技 术 ； 飞机； 结构 强度 ； 机 电液 于超 高 压流 体仿 真 ， 在 仿 真过 程 中 ， 多 数情 况 下 是 不 收敛 的 ， 需 要 非 机械 产 品设 计 是一 个 近代 完 善 的过 程 ， 尤 其 对 于飞 机 等航 空 器 常 有经 验 的工 程 师通 过 间接 方法 进 行仿 真 计算 。 是集各种先进科技成果于一体 的产品 ， 设计结果都需要进行反复多 外 流场 方 面 ， 仿 真 技 术多 采 用 通用 有 限 元 软件 ， 划分网格 ， 加 边 次的地面试验 ， 才能验证设计结果能否符合要求。在仿真技术获得 界条件 ， 在亚音速条件下 ， 仿真计算 比较简单快捷 ， 计算结果也较准 大规模应用之前 ， 大部分试验都是依靠产品样机进行的 ， 不仅成本 确 ， 但超音速条件下 ， 计算时和内流场超高压计算相似 ， 都存在精度 高昂， 而且试验一旦失败 ， 对后续设计将会产生极大影响 ， 无形之 中 不够的问题 ， 处理方法 同内流场。 增 加研 制 成 本 ， 研 制 周 期 也得 不 到 保 证 ， 随着 现 代计 算 机 仿 线非 线性 仿 真分 析 的发 展 ， 在 飞机 设计 中 ， 越 来越 多 的使 用 虚拟 仿 真技 术 。 在 概 念设 计 飞 机 的 各个 零 组 件 等 产 品 在试 验 和 使 用 的 过 程 中 遇 到 许 许 多 阶段 ， 仿 真技 术 可 以快 速 预测 产 品强 度 及 性能 ， 是 试 验 无法 取 代 的 。 多 静力 学无 法 解决 的问 题 ， 产 品的 裂 纹 ， 齿 轮齿 牙 的脆 裂 等 ， 这 些 问 目前 ， 使 用 较 为广 泛 的有 ： 结 构 强 度计 算 ， 多体 动 力 学 仿 真 、 多 学 科 题单靠简单 的静力学解决 手段 ，智能简单预测裂纹宽展和产品寿 多 目标 结构 优化 、 内外 流 场 分 析 、 非 线 性 有 限元 分 析 、 疲 劳 强 度 分 命 ， 因此 必 须 引入 非 线 性 分 析 来解 决 接 触 、 大 变 形 等 辅 助 的 结 构 问 析、 电磁仿真分析 ， 机电液联合仿真分析 。 本文着重介绍各个仿真技 题 。 术在 飞 机设 计 中 的应 用 。 ２ ． ６疲 劳 强度 分析 ２仿 真 技 术 在 航空 产 品需 求 的 大背 景 下 ， 疲 劳分 析 通 常进 行 耐 久性 疲 劳 寿 ２ ． １结构 强 度 分析 命分析 ， 可用 于结 构的初始裂纹分析 ， 裂纹扩展 分析 、 应 力寿命分 飞 机 的设 计 中 ， 满 足结 构 强 度 要求 是设 计 的首 要 要 求 ， 可 以一 析 、 焊 接 寿命 分析 、 整 体 寿命 预 估 、 疲 劳优 化 设 计 、 振 动疲 劳 分 析 、 多 票 否决 设计 成 果 。影 响结 构 强度 的主 要 因素 有 材料 的种类 和性 质 、 轴 疲 劳 分析 、 电焊疲 劳 分 析 虚 拟应 变 片测 量 及 数 据 采集 等 ； 软 件 拥 截 面积 、 形状等 ， 数 年来 ， 新 材 料 的发 展 还 不 成熟 ， 因 此在 飞机 设 计 有 丰 富 的疲 劳断 裂 相 关 材 料库 、 疲 劳载 荷 和 时 间 历程 库 等 ， 能 够 可 寿命 结 果 。用 于主 要 承力 组 件 的 整体 寿 中应 用 得不 多 。 设计 人 员往 往 通过 改 变结 构 的形 状来 提 高设 计 产 品 视 化 疲劳 分 析 的各类 损 伤 、 的强度 ， 在 机 械 产 品 的最 薄 弱 部位 增 加 受 力 面 ， 随 着 仿 真 软件 的发 命预估 、 疲劳优化设计等 。 展， 这 些 已不是 困扰设 计 员 的 主要 问题 ， 在飞 机 的 零组 件 设计 中 ， 更 ２ ． ７ 电磁 仿真 分 析 为 突 出 的强度 问 题是 无 法得 到零 组 件 所 受真 实 荷 载 ， 有 时候 设 计员 飞 机 只有 结 构设 计 是不 够 的 ， 还 有很 重 要 的一 部 分 是 电 磁伺 服 甚 至靠 估 算或 放 大 载荷 数来 计算 产 品 的 强度 ， 估 计 结 果 不利 于 产 品 控 制 系统 。电磁 控制 系 统是 飞机 能 够实 现 其 功能 的关 键 。往 往需 要 的 轻 量 化设 计 ， 目前 是 困扰 设 计 员 强度 计 算 的 主要 问题 ， 亟 待要 求 进入电磁仿真分析 ， 主要用来分析 电磁作动机 的电磁铁 、 电磁 阀、 电 更 为准 确 的荷 载 计算 方 法 。 磁 继 电器 、 电机 、 变压器 、 传 感 器 等 电磁 装 置 的静 态 、 稳态 、 瞬态特 ２ ． ２ 多体 动力 学 仿真 性 。直接 耦合 电磁场 分 析得 到 的各种 地 刺 损耗 作 为 热 源 ， 通 过热 分 飞机 的零 组 件往 往 需要 运 动才 能 实 现 飞机 的 性