北航宇航学院飞设实验报告

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1、飞行器设计工程实验报告——圆柱壳体结构有限元分析ZY1315228张晶1.圆柱加筋壳体结构有限元分析介绍圆柱加筋壳结构如图1所示，一端固定，表面有分布载荷。结构、材料特性、约束与载荷的具体形式将在后面给出。试用MSC.Patran/Nastran建立圆柱加筋壳的有限元模型并计算它的位移与应力。图1圆柱加筋壳结构2.模型描述2.1结构1）壳圆柱壳半径为，长为。它由两部分组成，一部分是复合材料结构，从固定端到中部，长3m，厚6.2mm；另一部分是金属材料结构，从中部到自由端，长3m，厚2mm。2）加筋梁有纵向加筋与环向加筋，沿

2、壳分布如图2所示，均为金属材料。图2圆柱壳上加筋梁分布纵向加筋共八条沿周向对称分布如图3所示，截面形状为L型，具体尺寸与指向如图4所示。图3周向对称分别L型梁R=0.53m图4L型梁截面尺寸w=h=10mmt=3mm环向加筋共3条，分别位于壳的两端与中部，截面形状为矩形，具体尺寸如图5所示。图5矩形梁截面尺寸w=h=10mm2.2材料1）金属材料即copper，，。2）复合材料面板(facesheet)：，，，。芯(core)：，，，，，。层合板：由面板和芯组成，具体铺层形式和方向如图6所示。其中每层面板厚0.3mm，芯厚

3、5mm。图6复合材料铺层2.3约束与载荷圆柱壳一端固定，如图7所示。图7固定端壳的内表面有分布载荷（Y轴如图3所示）。3.建模过程3.1几何模型的建立1.建立新的数据库，输入全局参数，最大尺寸为6米File/newNewdatabasename:sylindricalshellstructureOknBasedonmodelApproximatemaximunmodelDimesion:6.0Analysiscode:MSC.NastranAnalysistype:structureOk2.建立名为”shell”的一个新组

4、Group/createNewgroupname:shellnMakecurrentApplyCancle3.绘制一半径为0.5m的圆，并通过面拉伸命令形成壳体nGeometryActioncreatObjectcurveMethod2DCircleCircleradius0.5Constructionplanelistcoord0.3Centerpointlist[000]ApplyActioncreateObjectsurfaceMethodextrudeTanslationvector<003>Curvelistcu

5、rve1Apply4.复制刚刚生成的圆柱壳体ActiontranformObjectsurfaceMethodtranslateSurfacelistsurface1Directionvector<001>Vectormagnitude3Repeatcount1Apply5.建立一个新的组取名为”circular_beam”Group/createNewgroupname:circularbeamsnMakecurrentApplyCancle6.通过复制生成另外两个圆形梁曲线ActiontranformObjectcir

6、cleMethodtranslateCurvelistcurve1Directionvector<001>Vectormagnitude3Repeatcount2Apply7.纵向筋的绘制，建立一个名为”longitudinalbeams”的新组Group/createNewgroupname:longitudinalbeamsnMakecurrentApplyCancle8.沿长度方向创建一条直线ActioncreatObjectcurveMethodpointStardingpointpoint1Endingpoint

7、point3Apply9.通过旋转的方法创建8条直线，旋转角度为45°ActiontransformObjectcurveMethodrotateRotationangle45Repeatcount7Curvelistcurve4Apply图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.8几何模型建立完成1.1显示组”shell”，并设置为当前组Group/postSelectgrouptopost:shellApplyCancle3.2有限元网格划分1.将组”shell”设置为当前组Gr

8、oup/postSelectgrouptopost:shellApplyCancle2.生成”meshseed”nElementsActioncreateObjectmeshseedTypeuniformNumberofelements:Number=32Curvelistcurve1ApplyNumb