abaqus分析機翼的案例
Abaqus在飛機機翼仿真分析中的應(yīng)用
機翼大致由蒙皮、翼肋、翼梁和墻、長珩等組成。機翼主體受到氣動載荷、慣性載荷以及各連接點傳來的集中載荷等類型的載荷。
可以運用Abaqus的梁單元、桿單元、殼單元、三維實體單元對機翼進行靜力分析、動力響應(yīng)分析（模態(tài)、顫振、抖振等）、失穩(wěn)分析、損傷容限分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
對機翼和機身的連接部件、機翼的固定件還可以運用Abaqus的非線性功能進行塑性和接觸等非線性分析。
縫翼滑軌模型裝配件分析
飛機的前緣縫翼是民用客機、大型飛機常用的增升活動面，是通過滑軌在滑輪組架中的運動來改變機翼的翼型，以達到增加升力的目的?；壴诨喗M架中的運動就是一個典型的接觸問題。
滑輪組架內(nèi)在每根滑軌的安裝位置沿滑軌法向和側(cè)向各布置了兩組滾輪。當縫翼翼面上的載荷傳到滑軌上時，滑軌受力變形，其上下表面就會有滾輪與滑軌表面發(fā)生接觸，從而限制滑軌的法向運動；其左右兩側(cè)也會有滾輪與滑軌腹板表面發(fā)生接觸，從而限制滑軌的側(cè)向運動。
在結(jié)構(gòu)受載過程中，究竟是哪一個或哪些滾輪與滑軌發(fā)生接觸，從而為其邊界約束就是邊界非線性有限元分析所要考慮的主要問題。
Abaqus在飛機機翼仿真分析中的應(yīng)用.pdf
展開 機翼簡易模型結(jié)構(gòu)靜力學分析與預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥20
機翼簡易模型結(jié)構(gòu)靜力學分析與預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析
●學習目標:如圖7-5所示，本實例為機翼簡易模型結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，通過本實例學習預(yù)應(yīng)力模態(tài)
分析的基本操作方法和相關(guān)設(shè)置。
●起始文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling.wbpj。
●結(jié)果文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling Analysis wbpj。
圖7-5模態(tài)分析網(wǎng)格和振 型云圖
圖7-5模態(tài)分析網(wǎng)格和振 型云圖
1. 分析流程
(1)靜力學分析。
Step1創(chuàng)建分析系統(tǒng)
啟動Workbench 分析程序，瀏覽打開分析起始文件Airfoil modeling wbpj。拖曳分析系統(tǒng)中[ Static
Structural]. [ Modal ]進人項目流程圖(需要共享[ Gcometry ]、[ Engineering Data]、I Model ]單元格內(nèi)容).
男存工程文件名稱為Airfoil modeling Analysis, 如圖7-6所示。
圖7-6創(chuàng)建工程文件
Step2定義工程材料數(shù)據(jù)
雙擊[ Enginering Data(B2)] 單元格，選擇[ General Materials ]材料庫中的[ Aluminum AlloyI.單擊
“+”進行添加。
Step3定義幾何零件行為特性
雙擊項目單元格[ Model(B4)]，進人Mechanical靜力學分析環(huán)境。
展開 超基礎(chǔ)ABAQUS軟件入門-小白款（SAMPE機翼版） ￥15
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本科生或者是剛剛讀研的零基礎(chǔ)abaqus仿真小白可以看過來啦~
當然，正在做SAMPE的也可以看過來，這次案例是基于真實的SAMPE參賽的碳纖維機翼的教材，其中會包括機翼的分析中可能遇到的問題。
這是一門“保姆級”的入門指南，深知小白的困惑：
界面眼花繚亂，找不到核心功能在哪？
模型稍微復(fù)雜一點，就不知道如何正確分割？
網(wǎng)格總是劃分失敗，報錯提示看到頭大？
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展開 基于ANSYS的飛機機翼仿真分析模板庫建立
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(fā)展，飛機機翼的有限元性能分析朝著集成化、結(jié)果一致性的方向發(fā)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(xiàn)機翼參數(shù)化建模、強度分析和模態(tài)分析。通過調(diào)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(jié)果的一致性。
關(guān)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(guān)鍵結(jié)構(gòu)，對飛機的飛行性能影響至關(guān)重要。采用有限元分析對機翼進行正向設(shè)計或者設(shè)計優(yōu)化已成為當前機翼設(shè)計的通用做法。機翼的優(yōu)化迭代需要重復(fù)地繪制機翼幾何模型，降低了設(shè)計效率。而參數(shù)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(shè)計周期，并且方便修改[1]?；趨?shù)化模型的基礎(chǔ)，整合強度分析、模態(tài)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(gòu)建
ACT平臺的全稱是ANSYS Customization Tools，是ANSYS Workbench應(yīng)用環(huán)境的客戶化定制開發(fā)工具，主要解決用戶在工程仿真應(yīng)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(chǔ)上，定制開發(fā)適合自身專業(yè)特點與特殊業(yè)務(wù)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(tài)系統(tǒng)。
整個機翼仿真分析模板庫在ANSYS ACT平臺進行實現(xiàn)，建立過程包括搭建用戶輸入界面、機翼參數(shù)化建模、分析計算等。
展開 
基于SiPESC平臺的機翼流固耦合分析計算
算例分析與展示
機翼有限元模型（藍色）與機翼氣動網(wǎng)格模型（綠色）
結(jié)構(gòu)參數(shù)：雙楔形截面機翼，翼根平面到翼尖平面距離27.16m，翼根處弦長14m，相對厚度0.125，翼尖處弦長4m，相對厚度0.1,翼根及靠近翼根的肋板處固定。
機翼的變形歷程：
特別鳴謝
感謝SiPESC軟件所陳立濤對機翼流固耦合分析計算所做的研究工作。
來源：SiPESC
【iSolver案例分享49】機翼建模分析
結(jié)果對比
分別采用abaqus和isolver軟件的靜力學分析進行機翼模型計算，結(jié)果分析如下：
1) 應(yīng)力
a) 視圖1（米塞斯應(yīng)力）
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
2) 總應(yīng)變
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
3) 位移
iSolver結(jié)果：
Abaqus結(jié)果：
5. 結(jié)果對比總表如下
由以上結(jié)果云圖分析可知，iSolver和ABAQUS兩個求解器對同一模型分析的結(jié)果同一性較好，應(yīng)力應(yīng)變的最值發(fā)生位置一致，具體數(shù)值分析見下表。
iSolver
ABAQUS
應(yīng)力
1.660E4
1.673E4
應(yīng)變
8.269E-8
8.334E-8
位移
1.47E-6
1.47E-6
6. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
7.
展開 ANSYS workbench機翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習飛機機翼三維模型的處理
2、學習預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析步的建立
3、學習預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機機翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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機翼模型的振動模態(tài)分析
本文在ANSYS13.0平臺上，采用有限元方法對機翼模態(tài)進行了建模和數(shù)值分析，為機翼翼型的設(shè)計和改進提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
高空長航時飛機近年來得到了世界的普遍重視。由于其對長航時性能的要求，這種飛機的機翼往往采用非常大的展弦比，且要求結(jié)構(gòu)重量非常低。大展弦比和低重量的要求，往往使得這類結(jié)構(gòu)受載時產(chǎn)生一系列氣動彈性問題，這些問題構(gòu)成飛行器設(shè)計和其它結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不利因素，解決氣動彈性問題歷來為飛機設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。顫振的發(fā)生與機翼結(jié)構(gòu)的振動特性密切相關(guān)。通過對機翼模態(tài)的分析，可以獲得機翼翼型在各階頻率下的模態(tài)，得出振動頻率與應(yīng)變之間的關(guān)系，從而可以改進設(shè)計，避免或減小機翼在使用過程中因為振動引起的變形。
同時，通過實踐和實際應(yīng)用，可以掌握有限元分析的方法和步驟，熟悉ANSYS有限元分析軟件的建模和網(wǎng)格劃分技巧和約束條件的確定，為以后進一步的學習和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
計算模型
一個簡化的飛機機翼模型如圖1所示，機翼的一端固定在機體上，另一端為懸空自由端，該機翼沿延翼方向為等厚度，有關(guān)的幾何尺寸見圖1。
展開 傾轉(zhuǎn)旋翼機復(fù)合材料機翼動特性仿真分析
同時，傾轉(zhuǎn)旋翼機對稱型模態(tài)的回轉(zhuǎn)顫振邊界速度比反對稱型模態(tài)的回轉(zhuǎn)顫振邊界速度低，因此，本文選取半展長的機翼有限元模型進行動特性分析，在滿足機翼動力學的分析要求的基礎(chǔ)上既減少自由度的數(shù)量又提高了分析效率。
基于有限元法建立機翼動力學有限元模型，機翼蒙皮采用Shell單元模擬，梁采用Beam單元模擬，并根據(jù)設(shè)計方案定義梁截面屬性，設(shè)備、系統(tǒng)及燃油質(zhì)量用集中質(zhì)量（CONM2）的形式，通過MPC剛體元施加于質(zhì)心位置，使得有限元模型質(zhì)量特征與設(shè)計狀態(tài)一致。機翼的端部，安裝可傾轉(zhuǎn)剛性短艙，旋翼系統(tǒng)與剛性短艙固連，模型中采用集中質(zhì)量單元模擬剛性短艙和旋翼系統(tǒng)，并通過MPC施加于相應(yīng)的質(zhì)心位置。邊界位移條件設(shè)置為中機身的機翼對稱面位置施加完全約束，消除剛性模態(tài)。機翼動力學有限元模型見圖2。
表1 復(fù)合材料機翼鋪層初始方案（原方案） 下載原圖
圖1 V-22機翼有限元模型
圖2 機翼動力學有限元模型
模態(tài)分析與驗證
傾轉(zhuǎn)旋翼機回轉(zhuǎn)顫振是其在飛機模式大速度前飛時，旋翼揮舞運動引起的氣動干擾同機翼扭轉(zhuǎn)與彎曲變形之間的耦合引起的自激不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，本節(jié)基于MSC Nastran進行機翼油箱無油情況下的模態(tài)分析，分析機翼動特性。表2給出機翼主要振動模態(tài)頻率。機翼的前三階模態(tài)振型分別為垂向彎曲、弦向彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)，前三階模態(tài)分布與V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機振動測試模態(tài)一致，模態(tài)頻率與其測試數(shù)據(jù)具有較好的一致性，表明所建立的傾轉(zhuǎn)旋翼機機翼有限元分析結(jié)果的可靠性，模型具有較高的可信度。
表2 傾轉(zhuǎn)旋翼機機翼固有頻率計算結(jié)果
機翼動特性分析
復(fù)合材料具有各向異性的剛度特性，研究復(fù)合材料蒙皮的鋪設(shè)角度、鋪層厚度對機翼動特性的影響。
展開 [案例分析]Pointwise生成M6機翼(曲面翼梢）黏性網(wǎng)格 ￥29.99
(1) 本案例文件為《Pointwise非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格賞析》中涉及的案例1工程文件。
(2) 下載后得到的為pw格式文件，可直接導出cas等格式進行計算或在Pointwise軟件中打開進行學習編輯。
(3) 購買后為百度網(wǎng)盤地址和訪問密碼，可進行下載或轉(zhuǎn)存。
(4) 購買案例后學習工程中有相關(guān)問題可加案例QQ群進行答疑。
(5) 購買案例附送一次性Pointwise最新版本軟件指導安裝服務(wù)。
[案例分析]基于SU2的M6機翼流場計算報告
M6機翼
M6是ONERA設(shè)計的一種機翼模型。該模型在跨聲速條件下進行了一系列風洞試驗。試驗馬赫數(shù)在 0.7-0.92之間，攻角區(qū)間為度，雷諾數(shù)Re(參考長度為平均氣動弦長c)約為。盡管M6機翼幾何外形簡單，但是其涉及的跨聲速流動卻十分復(fù)雜，包含局部超音速流動、激波和邊界層分離等。M6機翼具備三維可壓縮流動的典型特征，因此被大量論文選為CFD代碼的驗證算例。本文以M6為測試算例，檢驗SU2在可壓縮流場模擬方面的計算效率和計算精度。
圖1M6機翼風洞試驗?zāi)Ｐ?M6是一種無扭曲的后掠機翼，其基本翼型為ONERA D section對稱翼型。M6機翼幾何外形和參數(shù)見圖2。試驗時，在7個展向截面上布置了壓力傳感器，測得的壓力數(shù)據(jù)可用于與計算結(jié)果進行對比。
展長b
1.1963m
平均氣動弦長c
0.64607m
前緣傾斜角
30.0 deg
后緣傾斜角
15.8 deg
圖2 M6機翼幾何外形及參數(shù)
2.網(wǎng)格生成
2.1 稀網(wǎng)格
稀網(wǎng)格為NASA網(wǎng)站上公開發(fā)布的一種C型結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。（https://www.grc.nasa.gov/www/wind/valid/m6wing/m6wing01/m6wing.x.fmt）該網(wǎng)格由4個網(wǎng)格塊組成，表1列出了各塊網(wǎng)格的節(jié)點分布，總共316932個網(wǎng)格點。
展開 
機翼振動模態(tài)試驗與顫振分析
以一個大展弦比機翼的標準模型作為研究對象，對于機翼根部固支情況的結(jié)構(gòu)進行模態(tài)測量并與有限元模型的固有振動模態(tài)數(shù)值計算結(jié)果進行對比，利用試驗所得模態(tài)參數(shù)，對結(jié)構(gòu)有限元模型作出相應(yīng)調(diào)整。利用調(diào)整后的模型進行氣動彈性顫振分析
機翼振動模態(tài)試驗與顫振分析.pdf
samcef飛機機翼復(fù)合材料分析
Samcef Composites是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的專業(yè)和全面解決方案，包含專門的復(fù)合材料前后處理、豐富的復(fù)合材料單元及失效準則、以及幾乎所有類型的復(fù)合材料分析能力。Samcef Composites軟件在復(fù)合材料非線性分析能力如后屈曲、分層破壞及裂紋擴展分析、計算結(jié)果的準確性以及高效處理大規(guī)模問題的能力方面均處于業(yè)界的頂尖地位，并在歐盟的多個項目中得到驗證。在復(fù)合材料有限元、多體動力學及與控制的耦合分析方面也具有獨特的優(yōu)勢。Samcef Composites與集復(fù)合材料設(shè)計/分析和生產(chǎn)為一體的FIBERSIM無縫集成，可以幫助工程師們隨意的構(gòu)造復(fù)合材料模型，進行仿真模擬，為有限元分析和生產(chǎn)提供相關(guān)的復(fù)合材料分析/制造參數(shù)及材料加工數(shù)據(jù)。Samcef Composites在歐洲航空航天業(yè)界有著非常廣泛的應(yīng)用，空客已經(jīng)采用Samcef Composites做復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析有二十余年，基于CAESAM平臺和SAMCEF求解器打造的結(jié)構(gòu)分析平臺ISAMI更是被空客全球及其供應(yīng)商作為統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)分析平臺使用。此外EUROCOPTER、EADS、SAFRAN、DLR、LATECOERE、SONACA、ENSICA、ENS、GE、ALSTOM、CITROEN等眾多全球知名企業(yè)也都在采用SAMCEF Composites進行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析，Samcef Composites軟件在復(fù)合材料方面的專業(yè)性和實用性也得到了廣泛的認可。
附件是SAMCEF在航空機體復(fù)合材料仿真方面的應(yīng)用
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=1882165809&album_id=7933541712448702413
展開 基于Simsolid鋁合金機翼蒙皮模態(tài)分析
模態(tài)分析是探究有質(zhì)量的機械系統(tǒng)在激勵的作用下的動力學特性。在進行模態(tài)分析是，假定結(jié)構(gòu)是線性的，即具有恒定的總體質(zhì)量矩陣與恒定的整體剛度矩陣。目前，模態(tài)分析已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于舊產(chǎn)品的改進以及新產(chǎn)品開發(fā)，為設(shè)計與可靠性論證階段提供依據(jù)。
本案例擬采用Simsolid對鋁合金飛機蒙皮進行模態(tài)分析。了解蒙皮在各階頻率下的模態(tài)，可以為后續(xù)探究得出振動頻率與應(yīng)變之間的關(guān)系，避免或減小機翼在使用過程中因為振動引起的變形打下基礎(chǔ)。
1. 蒙皮的幾何模型
2. 材料參數(shù)設(shè)定
該蒙皮所選同的材料參數(shù)為Simsolid中內(nèi)置的退火鋁合金，并將材料參數(shù)賦予給該蒙皮即可。
3. 約束條件的設(shè)定
在分析時，約束住機翼與機身相連的部位，使得該平面保持靜止狀態(tài)。
分析結(jié)果
經(jīng)過分析后前三階的模態(tài)振型及固有頻率如下所示。
Moda
Frequency
1
35.89
2
45.02
3
63.47
3階模態(tài)振型
2階模態(tài)振型
1階模態(tài)振型
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展開 [案例分析]Gambit入門教程系列之—如何用Gambit生成機翼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
另外，需要注意的是，對于一些后緣非常凹（比如說超臨界翼型）的機翼來說，需要對后緣進行圓滑或者光順，否則生成的網(wǎng)格極有可能出現(xiàn)skew》0.97的情況，從這點說，gambit生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的能力確實不行，提供網(wǎng)格光順基本上沒有用，不像pointwise等軟件，對于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的光順能極大的提高網(wǎng)格質(zhì)量。
本文轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)，感謝原作者。
對文章中具體內(nèi)容感興趣或者對使用CATIA幾何建模，ANSYS ICEM網(wǎng)格生成，Pointwise軟件使用方法，ANSYS Fluent軟件，CFD++軟件，STARCCM軟件及開源軟件SU2軟件感興趣的讀者可以關(guān)注技術(shù)鄰賬號：Oler或添加作者QQ3116264744。
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