基于静力试验的部件有限元模型修正与验证

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1、总第186期2015年第4期直升机技术HEUCOl7IER7IECHNIQUE7rotalNo．186No．42015文章编号：1673．1220(2015)04旬11旬5基于静力试验的部件有限元模型修正与验证陈静，郑亚雄，陈英华(中航工业直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要以直升机短翼结构为研究对象，以试验实测的应变值为基准，结合试验设计(DOE)分析和优化分析，提出了适用于直升机部件结构的静力模型修正方法，对简化模型进行了修正；通过和其他工况下的应变值以及其他测点的应变值对比，验证了修正后模型的有效性。关键词模型修正；静力试验；DOE中图分类号：v214．4+3文献标识码：A

2、ModmcationandVeri6cationofCompo玳ntFiIliteElementM0delB嬲ed0nstaticexperimentCHENJing，ZHENGYaxiong，CHENYinghua(Chi衄Helic叩terResearch锄dDevel叩r∞ntInstitute，Jingdezhen333001，China)Ab!；tl隐ctTakingastubwingofhelicopter鹪object，b船edonstrainresponsemeasuredinexperi—ment，combinedwitlldesignofexperiment(DOE)s

3、tudyaIldoptimizestudy，astaticmodelupdatingmetllodwhichwassuitableforhelicoptercomponentw鹅presented，andasimplifiedfiniteelementmodelwasupdated．弧emodifiedmodelwasVerifiedbycomp商ngwiths妇inofotherloadc鹊esandothermeasuringpoints．KeywOrdsmodelupdating；staticstI℃ngthtest；DOEO引言目前有限元工具己经广泛用于各种工程结构的计算。但是有限

4、元分析的正确性和有限元模型的质量有很大关系，即有限元模型在多大程度上能够模拟实际的结构系统。对于复杂的实际结构，有限元模型的计算精度受到许多方面的影响，如材料特性假设、边界条件的近似性、连接件的不确定性、物理参数的误差等等，从而使模拟仿真工作能起的作用受到限制。另一方面，通过试验得到结构的力学参数，虽然具有准确、可靠的优点，但得到的参数通常不完全、不直接。因此可通过试验数据修正有限元模型，可以使模型的动、静力学特性与试验结果基本一致，用以较准确地进行进一步分析。因此，模型修正技术在结构分析、优化、损伤识别等领域具有广阔的前景。有限元模型修正分为动力模型修正和静力模型修正两类，两类修正目标不

5、同，通常修正后的模型也收稿日期：2015—08—0l作者简介：陈静(1988一)，女，江西吉安人，硕士学位，工程师，主要研究方向：直升机静强度设计。·12·直升机技术总第186期不能互相替代使用。其中动力模型修正以频率、振型等参数为修正目标，已经得到较成熟的发展⋯。静力模型以位移、应力等参数为修正目标，具有准确度高的特点，但相对动力模型而言，静力试验通常只能得到局部的响应，因此对整体模型的修正有较大的技术难度。Sayanei等人对静力模型修正的算法实现和应用上作了大量工作∞J，但目前静力模型修正的应用仍不广泛，主要用于土木结构的损伤识别”叫1。邱春图等人应用模型修正技术进行了飞机全机有限元

6、模型的修正¨J，但修正过程人工参与量大，需要工程经验和反复对比。田军结合静力和动力参数对某型飞机机翼模型进行了修正MJ，但所用的修正基准是细节分析的结果，没有结合物理试验数据；并且修正以动力参数为主，仅将位移作为附加条件进行修正。刘国青等人基于某型飞机方向舵静力试验，以位移、应变和内力为基准进行了模型修正"J，但修正的参数是对试验边界条件的模拟，没有针对结构本身的参数进行修正。而在实际试验过程中，通常是以测量应变为主，而位移值的测量受到限制较多；另一方面，模型修正是以测量值为基准反推结构参数，存在解不唯一的特点。因此有可能得到一个与实际结构相差较大的不真实解，这样修正后的模型可能在非测试点

7、处的计算结果与实际没有改善甚至相差更大，并不能反映结构的实际特性，不具有指导进一步分析的意义。因此在模型修正之后，还必须对除修正基准以外的分析数据进行进一步验证，以确认修正后模型的有效性。但在已有的文献中，模型的验证多局限于对测点值的验证，对测点以外分析结果的验证工作则很少提及。本文以某型直升机短翼静力试验为基准，提出了适用于直升机部件结构的静力模型修正方法，对试验件中央盒段部分建立了简化模型进行分析，并首次通过试验设计