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因此，氣動彈性顫振分析在設計階段至關重要，可以預測產(chǎn)生的載荷和避免顫振問題所需的結構完整性。 氣動彈性顫振分析：確定影響因素 氣動彈性顫振分析側重于預測和分析飛機的顫振行為及其對空氣動力學性能的影響。影響包括空氣動力載荷增加、飛機失控風險增加以及空氣動力效率降低等問題。各種分析、計算和實驗方法或它們的組合可用于在設計階段進行氣動彈性顫振分析，以獲得準確可靠的結果。

針對傳統(tǒng)商業(yè)有限元在處理變剛度復合材料（VSCL）與變厚度幾何時存在的網(wǎng)格畸變、計算耗時長、非線性極易發(fā)散等痛點，本人開發(fā)了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動彈性求解器。本求解器直接基于連續(xù)介質(zhì)力學方程進行離散，可實現(xiàn)復合材料板殼/懸臂翼面的極速參數(shù)掃描與深區(qū)非線性分岔追蹤。現(xiàn)分享部分計算結果，并承接相關復雜工況的定制計算與數(shù)據(jù)圖表輸出。

工具包包含許多新方法，可用于： 從多個 scFLOW 計算流體力學分析中提取氣動彈性載荷 將流體載荷應用到氣動彈性 MSC Nastran 模型上作為各種配平條件 將全部 6 個自由度（DOF）的空氣動力載荷耦合到結構有限元分析模型中 圖1：針對本研究的通用無人機模型（由 BAE Systems 公司提供）圖2：工具包用戶界面中的通用無人機模型

引言MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空航天、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應用。在氣動彈性分析方面，MSC Nastran具備靜氣彈、顫振、氣彈動響應、氣彈優(yōu)化分析等多種功能，也支持考慮熱載荷、伺服等條件下的氣動彈性問題，請參考[1]。

關鍵詞：Nastran；飛行器；舵系統(tǒng)；模態(tài)1 引言舵系統(tǒng)是飛行器控制系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構[1]，與以往傳統(tǒng)的飛行器結構相比，新型飛行器舵尺寸與質(zhì)量占比越來越大，舵自身模態(tài)對整體結構姿態(tài)的影響較大，控制系統(tǒng)設計不準確，可能會導致產(chǎn)品飛行時失控[2]；同時，舵系統(tǒng)具有強非線性，飛行時，在氣動力作用下，舵系統(tǒng)低頻頻率可能會與飛行器彈性頻率耦合，導致飛行器失穩(wěn)，當舵系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)頻率和彎曲頻率靠近時可能會導致飛行器發(fā)生顫振破壞

Nastran是美國MSC公司開發(fā)的大型通用結構分析軟件，具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織架構和全面的結構分析功能，主要包括線性分析、動力學分析、非線性分析、沖擊分析、優(yōu)化設計、熱傳導及熱力耦合分析、氣動彈性及顫振分析等。Patran/Nastran是開展仿真分析必不可或缺的工具之一，已經(jīng)被廣泛應用于航空、航天、汽車、船舶、鐵道、機械、制造業(yè)、電子、建筑、土木、國防、生物力學等各個行業(yè)。

日本Tacoma Narrows斜拉橋利用MSC Nastran氣動彈性分析模塊，對大跨度橋梁及超高層建筑進行氣動彈性分析，分析因為風載引起的剛度問題，氣動力不穩(wěn)定現(xiàn)象，如渦流、顫振等。

程序，其他軟件投資少； ? MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持； ? 懸置系統(tǒng)解耦率計算； ? 隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析； ? 極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統(tǒng)工作狀態(tài)； ? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析

? 結構分析軟件 MSC Nastran分析由旋轉(zhuǎn)引起的葉片彈性變形? 通過MSC CoSim，scFLOW 和MSC Nastran 交換葉片變形和氣流變化的信息。 2. 氣動聲源數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)紸ctran，并對主旋翼進行聲學仿真。 ? 使用聲學仿真軟件Actran，從流固聯(lián)合仿真獲得的數(shù)據(jù)中提取氣動聲源。

需要說明的是： ? 本篇內(nèi)容所介紹的數(shù)據(jù)包括，但不限于，結構模型的剛度陣和質(zhì)量陣，只要是MSC Nastran允許輸出的過程數(shù)據(jù)（如氣彈分析中使用的氣動力影響系數(shù)矩陣、氣動力矩陣等），均可以采用這種方法進行輸出。 ? 本篇內(nèi)容所采用方法中的部分步驟，并不一定是最優(yōu)的步驟，但應該是最簡單、最易于理解和使用的通用方法。

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、掌握氣動手指分析部件的三維模型繪制2、理解氣動手指分析的靜力學分析步的建立3、學習氣動手指材料參數(shù)的設置4、了解超彈性靜力學網(wǎng)格的劃分5、學習壓力載荷的施加6、學習結果后處理的查看與對比案例介紹：所使用軟件為ABAQUS2018.

MSC Nastran能夠有效解決各類大型復雜結構的強度、剛度、屈曲、模態(tài)、動力學、熱力學、非線性、聲學、流體-結構耦合、氣動彈性、超單元、結構疲勞、慣性釋放及結構優(yōu)化等問題。圖4.

，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統(tǒng)工作狀態(tài)； ? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析； ? 懸置系統(tǒng)與整車系統(tǒng)傳遞分析； ? 基于python語言數(shù)據(jù)分析與自動化報告生成等。

，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統(tǒng)工作狀態(tài)； ? 懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析； ? 懸置系統(tǒng)與整車系統(tǒng)傳遞分析； ? 基于python語言數(shù)據(jù)分析與自動化報告生成等。

非線性瞬態(tài)響應分析 MSC Nastran的SOL 129和SOL 400可用于非線性瞬態(tài)響應分析，需要設ANALYSIS=NLTRAN分析。非線性瞬態(tài)響應問題分為幾何非線性、材料非線性和接觸問題三大類。

材料非線性 非線性彈性 超彈性 (橡膠彈性) 粘彈性 蠕變 溫度相關屬性 復合材料 形狀記憶合金材料 墊片材料客戶化定義用戶定義的服務 （UDS） 功能為用戶提供了一種機制，在 MSC Nastran 中利用客戶的自定義子程序。

MSC Nastran是汽車行業(yè)有限元分析的標準工具。

海克斯康Adams多體動力學分析軟件擁有廣泛的用戶群體。用戶使用虛擬樣機進行動力學分析，能夠獲取動態(tài)載荷、實現(xiàn)多場耦合等功能，有效縮短產(chǎn)品研發(fā)周期并提升市場競爭力。Adams支持對部件的線彈性和非線性彈性進行分析，能夠研究部件線性和非線性變形對機械系統(tǒng)性能的影響，也能計算更準確的部件載荷，用于評價結構剛強度和疲勞壽命。

需要說明的是： ? 本篇內(nèi)容所介紹的數(shù)據(jù)包括，但不限于，結構模型的剛度陣和質(zhì)量陣，只要是MSC Nastran允許輸出的過程數(shù)據(jù)（如氣彈分析中使用的氣動力影響系數(shù)矩陣、氣動力矩陣等），均可以采用這種方法進行輸出。 ? 本篇內(nèi)容所采用方法中的部分步驟，并不一定是最優(yōu)的步驟，但應該是最簡單、最易于理解和使用的通用方法。