一种结构件失稳分析方法与流程

1.本技术属于结构件失稳分析技术领域，具体涉及一种结构件失稳分析方法。


背景技术：

2.复合材料碳纤维管梁在受载时易发生失稳破坏，对其进行失稳分析，准确得到其失稳临界点，对于其的设计、改进具有重要意义。
3.当前，对复合材料碳纤维管梁进行失稳分析，多是采用以下两种方法进行：
4.1)试验分析法，对复合材料碳纤维管梁进行试验，得到其失稳临界点，该种技术方案虽然可以得到复合材料碳纤维管梁准确的失稳临界点，但需要制作试验件，存在大量的浪费，且耗时费力，难以适配复合材料碳纤维管梁快速设计、改进的迭代需求；
5.2)有限元分析法，基于复合材料碳纤维管梁的有限元模型进行计算，得到复合材料碳纤维管梁的失稳临界点，所得复合材料碳纤维管梁的失稳临界点的准确性与有限元模型划分网格的尺寸直接相关，但又不能够事先准确预估所需要的网格尺寸，为了保证所得复合材料碳纤维管梁的失稳临界点的准确性，多是划分有限元模型的网格尺寸较小，使有限元模型网格具有较大的密度，需要占用大量的计算资源，计算困难，甚至是难以计算，且计算周期长。
6.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
7.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

8.本技术的目的是提供一种结构件失稳分析方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
9.本技术的技术方案是：
10.一种结构件失稳分析方法，包括：
11.构建结构件的有限元模型；
12.基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点；
13.对结构件有限元模型的各个网格进行拆分；
14.再次基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点，直至计算得到结构件的失稳临界点趋于收敛。
15.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，结构件的有限元模型，在patran软件中建立、求解。
16.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，结构件的有限元模型，采用四边形板单元quad4进行网格划分。
17.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，对结构件有限元
模型的各个网格进行拆分，具体为：
18.将各个四边形板单元quad4拆分为4个四边形板单元quad4。
附图说明
19.图1是本技术实施例提供的结构件失稳分析方法的示意图；
20.图2是本技术实施例提供的复合材料碳纤维管梁的示意图。
21.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
22.为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
23.此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
24.此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
25.下面结合附图1至图2对本技术做进一步详细说明。
26.一种结构件失稳分析方法，包括：
27.构建结构件的有限元模型，此时，可划分结构件的有限元模型的网格具有相对较大的尺寸，密度较大；
28.基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点；
29.对结构件有限元模型的各个网格进行拆分，使结构件的有限元模型的网格尺寸减小，密度增大；
30.再次基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点，直至计算得到结
构件的失稳临界点趋于收敛，该处所说得收敛可以是前后两次计算得到结构件的失稳临界点偏差不超过1％。
31.对于上述实施例公开的结构件失稳分析方法，领域内技术人员可以理解的是，其设计通过逐步拆分结构件的有限元模型的网格，使结构件的有限元模型的网格尺寸逐步减小，密度逐步增大，提高对结构件的失稳临界点失稳计算的准确性，在前后两次计算所得结构件的失稳临界点趋于收敛时终止，利用有限次的网格细化，寻求计算得到准确的结构件的失稳临界点，避免网格细化过度导致的计算困难，减少对计算资源的占用，缩短计算周期，适配结构件快速设计、改进的迭代需求。
32.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，结构件的有限元模型，在patran软件中建立、求解。
33.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，结构件的有限元模型，采用四边形板单元quad4进行网格划分。
34.根据本技术的至少一个实施例，上述的结构件失稳分析方法中，对结构件有限元模型的各个网格进行拆分，具体为：
35.将各个四边形板单元quad4拆分为4个四边形板单元quad4。
36.在一个具体的实施例中，一段复合材料碳纤维管梁，如图1所示，其长度为14米，外径为240mm，其上包括有四个区域，区域1、区域2、区域3、区域4，不同区域具有不同的厚度、铺层如下表所示：
37.中模织物w3021、高模单向带m40j的材料性能参见下表：
38.在patran中构建复合材料碳纤维管梁的有限元模型，采用四边形板单元quad4进行网格划分，沿复合材料碳纤维管梁长度方向每0.5m划分10排四边形板单元quad4，沿复合材料碳纤维管梁周向一圈划分16个四边形板单元quad4，此时得到的网格尺寸约为50mm
×
50mm，然后逐步对复合材料碳纤维管梁有限元模型的各个四边形板单元quad4进行拆分，历次基于复合材料碳纤维管梁的有限元模型，计算得到复合材料碳纤维管梁的失稳临界点对比如下表所示：
39.自上表可看出，在对复合材料碳纤维管梁有限元模型的各个四边形板单元quad4进行四次拆分后，计算得到的失稳临界值与前次计算得到的失稳临界值偏差不超过1％，可认为在进行四次拆分后，计算得到的复合材料碳纤维管梁的失稳临界点趋于收敛，以第四拆分后计算得到的103％作为复合材料碳纤维管梁的失稳临界点，与试验分析所得的失稳临界值101％间误差为1.9％，能够满足复合材料碳纤维管梁设计、改进的准确性要求，且时间开销相对不大。
40.说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
41.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种结构件失稳分析方法，其特征在于，包括：构建结构件的有限元模型；基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点；对结构件有限元模型的各个网格进行拆分；再次基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点，直至计算得到结构件的失稳临界点趋于收敛。2.根据权利要求1所述的结构件失稳分析方法，其特征在于，结构件的有限元模型，在patran软件中建立、求解。3.根据权利要求1所述的结构件失稳分析方法，其特征在于，结构件的有限元模型，采用四边形板单元quad4进行网格划分。4.根据权利要求3所述的结构件失稳分析方法，其特征在于，对结构件有限元模型的各个网格进行拆分，具体为：将各个四边形板单元quad4拆分为4个四边形板单元quad4。

技术总结
本申请属于结构件失稳分析技术领域，具体涉及一种结构件失稳分析方法，包括：构建结构件的有限元模型；基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点；对结构件有限元模型的各个网格进行拆分；再次基于结构件的有限元模型，计算得到结构件的失稳临界点，直至计算得到结构件的失稳临界点趋于收敛。算得到结构件的失稳临界点趋于收敛。算得到结构件的失稳临界点趋于收敛。


技术研发人员：李驰 赵阳 李鹏飞 杨殿国 余明
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/11