飞机结构整机精细化有限元分析

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1、民用飞机结构强度设计中的整机精细化有限元技术及应用李三平博士中国商用飞机责任有限公司目录精细化有限元建模技术模型的试验验证精细化有限元技术的工程应用面临的挑战和我们的解决方案2精细化有限元建模技术航空结构有限元分析的特点飞机结构的复杂性决定了整机有限元简化的高度概括性；模型简化的方法不仅取决于结构的特点，而且受制于强度校核方法的要求；大量的模型简化对分析人员的经验提出了很高的要求，也严重地制约了模型的适用范围；非典型结构的有限元简化存在不确定性；线性分析难以满足现代高复杂度结构对高精度分析的

2、要求；解决出路：精细化有限元分析/精细化数值仿真精细化有限元建模技术构建COMAC的三级有限元分析体系1补充/验证2全机精细化详细全面保留结构直观的高细节特征有限元模型应力部位精准的边界条件3精细化有限元建模技术典型结构有限元简化方法机身加筋板结构自然网格模型细化模型精细模型精细化有限元建模技术整机有限元模型自然网格细化模型精细模型节点数（万）61381471花销（人月）315040模型的试验验证翼身组合体试验–翼身组合体物理试验–自然网格虚拟试验–细化网格虚拟试验–精细网格虚拟试验模型规模（万）自

3、然网格细化网格精细网格单元2.372422节点1.068471模型的试验验证数据筛选原则–共筛选出54个重点剖面（机身18，机翼36）进行数据统计，每个剖面上只取1到3个极值点的应变进行比较，其它片作为低应力区不参与统计；–剔除试验数据明显有问题的片；机身250355工况数据选取36个片机翼210073工况数据选取41个片模型的试验验证选取机身与机翼54个重点剖面，77个数据采样点，进行统计分析80%理论值分析误差散点图60%自然模型40%翼身组合体试验分析对比统计20%自然网格细化模型精细模型0%平

4、均误差20%15%10%-6000-4000-20000200040006000-20%误差<10%32%43%56%-40%误差<20%57%77%92%-60%误差<30%81%90%100%-80%80%80%理论值分析误差散点图理论值分析误差散点图60%60%细化模型精细模型40%40%20%20%0%0%-6000-4000-20000200040006000-6000-4000-20000200040006000-20%-20%-40%-40%-60%-60%-80%-80%模型的试验验证

5、试验分析结论1.刚度：三个模型都能精确反映结构的整体刚度，与实测位移的误差都小于5%，且偏保守；2.应力应变：三个模型在重要剖面上都能较好地反映应力变化的趋势，且在绝大多数情况下，分析结果偏保守；3.精度：在与应变片试验数据的比对上，细化模型和精细模型有一定的精度优势。细化模型和精细模型有限元建模方法的有效性的到了验证。精细化有限元技术的工程应用全机静力试验有限元仿真面临的挑战和我们的解决方案精细化有限元模型总结模型特点：易于建模、计算精度较高、模型规模大。作用：o传统有限元分析的重要补充•先于试

6、验的模型验证•钉力计算•突出的稳定性计算能力•快速试验故障排查能力o直接取代大部分子模型分析；o承上启下•子模型边界条件•三级模型的纽带o非线性分析的平台面临的挑战和我们的解决方案精细化有限元模型的定位问题自然网格模型为基础，精细化模型做补充面临的挑战和我们的解决方案高性能计算资源的需求后处理工具的二次开发o稳定性分析o钉载强度校核建立经过试验验证的精细化计算结果的强度应用理论。谢谢