摘 要：飛機機翼的力學性能對整個飛機的飛行影響非常重要。隨著計算力學的發展，飛機機翼的有限元性能分析朝著集成化、結果一致性的方向發展。本文通過ANSYS的ACT平臺，建立了基于ANSYS Workbench的飛機機翼仿真分析模板庫，可以實現機翼參數化建模、強度分析和模態分析。通過調用該模板庫，可以提升仿真分析的效率，同時可以確保分析結果的一致性。

關鍵詞：飛機機翼模板庫;ANSYS Workbench;ACT平臺;仿真分析;

一、引言

飛機機翼作為關鍵結構，對飛機的飛行性能影響至關重要。采用有限元分析對機翼進行正向設計或者設計優化已成為當前機翼設計的通用做法。機翼的優化迭代需要重復地繪制機翼幾何模型，降低了設計效率。而參數化的機翼模型可以快速進行建模，減少工作量，提高效率，縮短了設計周期，并且方便修改[1]。基于參數化模型的基礎，整合強度分析、模態分析性能評估，形成機翼仿真分析模板庫，提升效率的同時，可以確保仿真分析的一致性。

二、機翼仿真分析模板庫的建立過程及案例展示

2.1機翼仿真分析模板庫構建

ACT平臺的全稱是ANSYS Customization Tools，是ANSYS Workbench應用環境的客戶化定制開發工具，主要解決用戶在工程仿真應用中遇到的功能自定義和程序擴展的問題。借助ACT，用戶可以在ANSYS已有功能的基礎上，定制開發適合自身專業特點與特殊業務需求的新功能。使用ACT平臺，可在Workbench Project標簽中定制仿真工作流，將仿真工作流集成，過程和腳本組合進ANSYS生態系統。

整個機翼仿真分析模板庫在ANSYS ACT平臺進行實現，建立過程包括搭建用戶輸入界面、機翼參數化建模、分析計算等。

2.1.1模板庫開發

模板庫的功能開發通過Python驅動、XML接口、HTML顯示來完成，如圖1所示。Python負責調用Workbench平臺的功能模塊，并在模塊內進行分析計算等，包括在幾何模塊進行幾何建模，在分析模塊進行網格劃分、邊界條件加載和求解計算。XML接口負責搭建用戶輸入界面，并調用Python文件進行功能運行。在界面顯示中，能調用并顯示HTML格式的幫助文檔，輔助說明模板庫的操作。

圖1 模板庫使用的語言 

2.1.2模板庫界面及流程圖

針對機翼模板庫，在流程上分為Geometry模塊的幾何創建，Static Structural模塊的結構分析計算，以及Modal模塊的模態分析。在ACT平臺搭建中，采用基于ANSYS Workbench模塊的方式進行流程搭建，如圖2所示。通過ACT創建的用戶輸入界面，包括左側的分析流程、右側的參數輸入區域（參數化建模）、底部的幫助說明文檔，如圖3所示。

圖2 模板庫的流程圖 

圖3 ACT創建的用戶輸入界面 

2.2機翼仿真分析模板庫案例展示

通過在參數化界面輸入符合要求的參數創建了某機翼模型，對其進行了模板庫仿真測試。機翼模型、強度分析輸出的應力結果、模態分析的頻率結果，分別如圖4至圖6所示。

圖4 某機翼模型 

圖5 應力云圖計算結果 

圖6 模態頻率計算結果 

三、結論

本文簡要介紹了通過ACT平臺建立了基于ANSYS的飛機機翼仿真分析模板庫，可以快速實現機翼參數化建模，并集成仿真流實現了對機翼力學性能的評估，包括強度分析、模態分析。該飛機機翼模板庫的建立，可以提升機翼設計和優化的效率，同時能保證有限元分析結果的一致性。

參考文獻

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文章來源北京力學會第二十九屆學術年會論文集