基于靜力試驗(yàn)的部件有限元模型修正與驗(yàn)證

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1、總第186期2015年第4期直升機(jī)技術(shù)HEUCOl7IER7IECHNIQUE7rotalNo．186No．42015文章編號(hào)：1673．1220(2015)04旬11旬5基于靜力試驗(yàn)的部件有限元模型修正與驗(yàn)證陳靜，鄭亞雄，陳英華(中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西景德鎮(zhèn)333001)摘要以直升機(jī)短翼結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以試驗(yàn)實(shí)測(cè)的應(yīng)變值為基準(zhǔn)，結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)分析和優(yōu)化分析，提出了適用于直升機(jī)部件結(jié)構(gòu)的靜力模型修正方法，對(duì)簡化模型進(jìn)行了修正；通過和其他工況下的應(yīng)變值以及其他測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值對(duì)比，驗(yàn)證了修正后模型的有效性。關(guān)鍵詞模型修正；靜力試驗(yàn)；DOE中圖分類號(hào)：v214．4+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

3、tudyaIldoptimizestudy，astaticmodelupdatingmetllodwhichwassuitableforhelicoptercomponentw鵝presented，andasimplifiedfiniteelementmodelwasupdated．弧emodifiedmodelwasVerifiedbycomp商ngwiths婦inofotherloadc鵲esandothermeasuringpoints．KeywOrdsmodelupdating；staticstI℃ngthtest；DOEO引言目前有限元工具己經(jīng)廣泛用于各種工程結(jié)構(gòu)的計(jì)算。但是有限

4、元分析的正確性和有限元模型的質(zhì)量有很大關(guān)系，即有限元模型在多大程度上能夠模擬實(shí)際的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。對(duì)于復(fù)雜的實(shí)際結(jié)構(gòu)，有限元模型的計(jì)算精度受到許多方面的影響，如材料特性假設(shè)、邊界條件的近似性、連接件的不確定性、物理參數(shù)的誤差等等，從而使模擬仿真工作能起的作用受到限制。另一方面，通過試驗(yàn)得到結(jié)構(gòu)的力學(xué)參數(shù)，雖然具有準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)點(diǎn)，但得到的參數(shù)通常不完全、不直接。因此可通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正有限元模型，可以使模型的動(dòng)、靜力學(xué)特性與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，用以較準(zhǔn)確地進(jìn)行進(jìn)一步分析。因此，模型修正技術(shù)在結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化、損傷識(shí)別等領(lǐng)域具有廣闊的前景。有限元模型修正分為動(dòng)力模型修正和靜力模型修正兩類，兩類修正目標(biāo)不

5、同，通常修正后的模型也收稿日期：2015—08—0l作者簡介：陳靜(1988一)，女，江西吉安人，碩士學(xué)位，工程師，主要研究方向：直升機(jī)靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)?！?2·直升機(jī)技術(shù)總第186期不能互相替代使用。其中動(dòng)力模型修正以頻率、振型等參數(shù)為修正目標(biāo)，已經(jīng)得到較成熟的發(fā)展?。靜力模型以位移、應(yīng)力等參數(shù)為修正目標(biāo)，具有準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，但相對(duì)動(dòng)力模型而言，靜力試驗(yàn)通常只能得到局部的響應(yīng)，因此對(duì)整體模型的修正有較大的技術(shù)難度。Sayanei等人對(duì)靜力模型修正的算法實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用上作了大量工作∞J，但目前靜力模型修正的應(yīng)用仍不廣泛，主要用于土木結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別”叫1。邱春圖等人應(yīng)用模型修正技術(shù)進(jìn)行了飛機(jī)全機(jī)有限元

6、模型的修正¨J，但修正過程人工參與量大，需要工程經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)對(duì)比。田軍結(jié)合靜力和動(dòng)力參數(shù)對(duì)某型飛機(jī)機(jī)翼模型進(jìn)行了修正MJ，但所用的修正基準(zhǔn)是細(xì)節(jié)分析的結(jié)果，沒有結(jié)合物理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；并且修正以動(dòng)力參數(shù)為主，僅將位移作為附加條件進(jìn)行修正。劉國青等人基于某型飛機(jī)方向舵靜力試驗(yàn)，以位移、應(yīng)變和內(nèi)力為基準(zhǔn)進(jìn)行了模型修正"J，但修正的參數(shù)是對(duì)試驗(yàn)邊界條件的模擬，沒有針對(duì)結(jié)構(gòu)本身的參數(shù)進(jìn)行修正。而在實(shí)際試驗(yàn)過程中，通常是以測(cè)量應(yīng)變?yōu)橹?，而位移值的測(cè)量受到限制較多；另一方面，模型修正是以測(cè)量值為基準(zhǔn)反推結(jié)構(gòu)參數(shù)，存在解不唯一的特點(diǎn)。因此有可能得到一個(gè)與實(shí)際結(jié)構(gòu)相差較大的不真實(shí)解，這樣修正后的模型可能在非測(cè)試點(diǎn)

7、處的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際沒有改善甚至相差更大，并不能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際特性，不具有指導(dǎo)進(jìn)一步分析的意義。因此在模型修正之后，還必須對(duì)除修正基準(zhǔn)以外的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，以確認(rèn)修正后模型的有效性。但在已有的文獻(xiàn)中，模型的驗(yàn)證多局限于對(duì)測(cè)點(diǎn)值的驗(yàn)證，對(duì)測(cè)點(diǎn)以外分析結(jié)果的驗(yàn)證工作則很少提及。本文以某型直升機(jī)短翼靜力試驗(yàn)為基準(zhǔn)，提出了適用于直升機(jī)部件結(jié)構(gòu)的靜力模型修正方法，對(duì)試驗(yàn)件中央盒段部分建立了簡化模型進(jìn)行分析，并首次通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)