一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法与装置与流程

本发明涉及飞机结构稳定性强度分析技术领域，特别是涉及一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法与装置。

背景技术：

在飞机设计中，飞机结构稳定强度分析工作是必不可少且工作量很大的一项内容，整个强度分析工作通常遵循下列流程：有限元网格划分->nastran(有限元)分析->强度模型建立->强度分析->计算报告。而在上述流程中，有限元网格是强度模型计算的基础，每个有限元网格对应一个蒙皮单元，有限元网格是蒙皮单元包含的有限元四角板单元的网格示意图。故在进行飞机结构强度分析时，确定飞机包含的各蒙皮单元的应力载荷是关键。

现有的计算蒙皮单元的应力载荷的方式为：首先，人为指定几个有限元四角板单元属于某一蒙皮单元；然后分别计算各蒙皮单元的应力载荷。具体地，计算单个蒙皮单元的应力载荷的方式如下：

如图1所示每个有限元四角板单元所受应力为σx(x方向的正应力)，σy(y方向的正应力)，τxy(剪切应力)。指定n块有限元四角板单元属于一块蒙皮结构即属于一个蒙皮单元，则蒙皮单元所受的应力载荷为：

现有的蒙皮单元应力载荷确定方案存在如下缺陷：

一方面，需要人为指定蒙皮单元所包含的有限元四角板单元，需要消耗大量的人力资源且耗时长。

另一方面，各有限元四角板单元的应力是在各自单元坐标系下给出的，有限元四角板单元的坐标系如图2所示，n个有限元四角板单元的坐标系x轴和y轴方向不一定完全相同，简单的将各有限元四角板单元的应力载荷相加平均所的应力载荷准确性差。

可见，现有的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方案不仅需要消耗大量的人力资源、耗时长且计算结果准确性差。

技术实现要素：

鉴于上述现有的确定飞机蒙皮单元应力载荷方案需要耗费大量人力资源、耗时长、且准确性差的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法与装置。

依据本发明的一个方面，提供了一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，包括：

依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元；为所述蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和所述蒙皮单元，分别构建坐标系；确定所述蒙皮单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述蒙皮单元的第一转换矩阵；针对每个有限元四角板单元，确定所述有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述有限元四角板单元的第二转换矩阵；依据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述有限元四角板单元的应力载荷，计算所述有限元四角板单元的应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷；依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定所述蒙皮单元的应力载荷。

可选地，所述依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的有限元四角板单元的步骤，包括：遍历有限元模型中各节点关联的杆单元，查找各节点关联的杆单元围成的四边形，每个四边形对应一个蒙皮单元；针对一个四边形，确定所述四边形四条边包含的各节点并确定各节点关联的板单元；确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，查找未遍历过的各节点关联的板单元；返回执行确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，确定未遍历过的各节点关联的板单元的步骤，直至所述四边形内包含节点全部遍历完毕，将查找到的各板单元确定为所述四边形对应的蒙皮单元的各有限元四角板单元。

可选地，依据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述有限元四角板单元的应力载荷，计算所述有限元四角板单元的应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷的步骤，包括：将所述第二转换矩阵转换到所述第一转换矩阵上，得到所述有限元四角板单元对应的目标转换矩阵；依据所述目标转换矩阵确定载荷转换参数；将载荷转换参数代入预设的x方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的x方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第一应力转换载荷；将载荷转换参数代入预设的y方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的y方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第二应力转换载荷；将载荷转换参数代入预设的剪切应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的剪切应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第三应力转换载荷。

可选地，所述依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定所述蒙皮单元的应力载荷的步骤，包括：分别确定各有限元四角板单元对应的第一应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第一和值，将所述第一和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元x方向的应力载荷；分别确定各有限元四角板单元对应的第二应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第三和值，将所述第三和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元y方向的应力载荷；分别确定各有限元四角板单元对应的第三应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第四和值，将所述第四和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元的剪切应力载荷。

依据本发明的另一个方面，提供一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置，包括：

确定模块，用于依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元；坐标系建立模块，用于为所述蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和所述蒙皮单元，分别构建坐标系；第一转换矩阵确定模块，用于确定所述蒙皮单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述蒙皮单元的第一转换矩阵；第二转换矩阵确定模块，用于针对每个有限元四角板单元，确定所述有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述有限元四角板单元的第二转换矩阵；应力转换载荷确定模块，用于依据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述有限元四角板单元的应力载荷，计算所述有限元四角板单元的应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷；目标载荷确定模块，用于依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定所述蒙皮单元的应力载荷。

可选地，所述确定模块包括：四边形构建子模块，用于遍历有限元模型中各节点关联的杆单元，查找各节点关联的杆单元围成的四边形，每个四边形对应一个蒙皮单元；板单元确定子模块，用于针对一个四边形，确定所述四边形四条边包含的各节点并确定各节点关联的板单元；遍历子模块，用于确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，查找未遍历过的各节点关联的板单元；返回执行确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，确定未遍历过的各节点关联的板单元的步骤，直至所述四边形内包含节点全部遍历完毕，将查找到的各板单元确定为所述四边形对应的蒙皮单元的各有限元四角板单元。

可选地，所述应力转换载荷确定模块包括：矩阵确定子模块，用于将所述第二转换矩阵转换到所述第一转换矩阵上，得到所述有限元四角板单元对应的目标转换矩阵；参数确定子模块，用于依据所述目标转换矩阵确定载荷转换参数；第一转换子模块，用于将所述载荷转换参数代入预设的x方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的x方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第一应力转换载荷；第二转换子模块，用于将所述载荷转换参数代入预设的y方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的y方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第二应力转换载荷；第三转换子模块，用于将所述载荷转换参数代入预设的剪切应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的剪切应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第三应力转换载荷。

可选地，所述目标载荷确定模块包括：第一确定子模块，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第一应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第一和值，将所述第一和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元x方向的应力载荷；第二确定子模块，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第二应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第三和值，将所述第三和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元y方向的应力载荷；第三确定子模块，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第三应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第四和值，将所述第四和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元的剪切应力载荷。

依据本发明的再一个方面，提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中所述的任意一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法。

依据本发明的又一个方面，提供了一种存储单元，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行如本发明实施例中所述的任意一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法。

本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方案，由计算设备依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，自动确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元，相较于现有的需要人为指定蒙皮单元所包含的有限元四角板单元的方案能够节省人力资源，还可以提升处理效率以及准确性。

此外，本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方案，将有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下得到应力转换载荷，将各有限元四角板单元对应的应力转换载荷均统一到蒙皮单元坐标系下，有效避免了有限元四角板单元坐标系与蒙皮单元坐标系间夹角，而导致的蒙皮单元的应力载荷计算结果准确性差的问题，故能够提升蒙皮单元的应力载荷计算结果的准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是四角板单元应力载荷示意图；

图2是有限元四角板单元坐标系示意图；

图3是坐标系不一致的两个有限元四角板单元的结构示意图；

图4根据本发明实施例一的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的步骤流程图；

图5是根据本发明实施例二的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的步骤流程图；

图6是有限元模型图；

图7是强度模型图；

图8是根据本发明实施例三的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置的结构框图；

图9是根据本发明实施例四的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置的结构框图；

图10示意性地示出了用于执行根据本发明的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的计算设备的结构框图；以及

图11示意性地示出了用于保持或者携带实现根据本发明的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的程序代码的计算机可读存储单元。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

参照图4，示出了本发明实施例一的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的步骤流程图。

本发明实施例的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法包括以下步骤：

步骤101：依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元。

飞机结构中包含多个蒙皮单元，每个蒙皮单元对应有多个有限元四角板单元。在进行飞机结构稳定强度分析时，需确定各蒙皮单元对应的应力载荷。本发明实施例中以确定一个蒙皮单元对应的应力载荷为例进行说明。在具体实现过程中，可重复执行本发明实施例中的流程确定各蒙皮单元对应的应力载荷。

在数据库或者计算设备的存储空间中存储有多个有限元模型，每个有限元模型中存储有离散化后的有限元网格，通过将这些离散化后的有限元网格进行合并即可生成蒙皮单元并确定蒙皮单元对应各有限元四角板单元。

在具体实现过程中，在有限元模型中存储有杆单元标识、板单元标识以及节点标识，并且记录有杆单元与节点间的关联关系，节点与板单元间的关联关系。计算设备通过有限元模型中包含的上述关联关系，可自动确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元。

在确定蒙皮单元对应有限元四角板单元时，先通过节点与杆单元的关联关系，从某个节点(为了便于说明称为o点)开始查找该节点关联的杆单元，会查到不止一个杆单元，以其中的某一杆单元(为了便于说明称为a杆单元)为例，去查找a杆单元的另一端的节点，接着再从另一端的节点查找关联的杆单元，可能会查出b杆单元，c杆单元等等，计算查出的杆单元与a杆单元的夹角，得出角度最大的杆单元为目标杆单元，再查找目标杆单元的另一端节点，与之前相类似地找出下一个目标杆单元，直到找到目标杆单元的另一个端点为o点，查找结束，即得出了一个蒙皮单元的范围。

在确定蒙皮单元对应的有限元单元时，可先从固定该蒙皮单元的杆单元包含的节点开始遍历，寻找出节点中关联的四边形单元，然后再从四边形单元中寻找还没有进行遍历过的节点，然后继续寻找节点关联的四边形单元，直至寻找结束，即可确定该蒙皮中包含的各有限元四角板单元。

步骤102：为蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和蒙皮单元，分别构建坐标系。

本步骤中，为各有限元四角板单元分别构建坐标系，并且为蒙皮单元构建坐标系。即若蒙皮单元包含四个有限元四角板单元，则为四个有限元四角板单元分别构建坐标系，为蒙皮单元构建坐标系，共构建五个坐标系。

在为单个有限元四角板单元构建坐标系时，由于有限元四角板单元四个节点的坐标为已知，有限元四角板单元坐标系如图2所示，将g1，g3和g2，g4连线的交点作为原点o，以角g3og2的角平分线为x轴，正向向右，以角g3og4的角平分线为y轴，正向向上，构建出该有限元四角板单元的坐标系。采用相似的方式构建各有限元四角板单元的坐标系，并且将蒙皮单元与可以作为一个四角板单元，采用相似的方式为蒙皮单元构建坐标系。

步骤103：确定蒙皮单元坐标系的方向向量，依据方向向量构建蒙皮单元的第一转换矩阵。

具体地，可以确定蒙皮单元上的x方向向量、y方向向量以及z方向向量，依据x方向向量、y方向向量以及z方向向量构建蒙皮单元的第一转换矩阵。

步骤104：针对每个有限元四角板单元，确定有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据方向向量构建有限元四角板单元的第二转换矩阵。

有限元四角板单元的第二转换矩阵与蒙皮单元的第一转换矩阵的构建方式相似。在确定一个有限元四角板单元的第二转换矩阵时，可以确定该有限元四角板单元上的x方向向量、y方向向量以及z方向向量，依据x方向向量、y方向向量以及z方向向量构建该有限元四角板单元的第二转换矩阵。

步骤105：依据第一转换矩阵、第二转换矩阵、有限元四角板单元的应力载荷，计算有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷。

每个有限元四角板单元的应力载荷包括：σx为x方向的应力载荷、σy为y方向的应力载荷τxy为剪切应力载荷，系统中记载有各有限元四角板单元的应力载荷，因此直接从系统中获取上述应力载荷信息即可。

具体地，可以依据第一转换矩阵、第二转换矩阵计算得到目标转换矩阵，从目标转换矩阵中确定各转换参数。将各转换参数代入预设的应力载荷转换公式中，确定有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷。

步骤106：依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定蒙皮单元的应力载荷。

在具体实现过程中，可以利用有限元四角板单元面积平均的方法，获取蒙皮单元的应力载荷。

本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，由计算设备依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，自动确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元，相较于现有的需要人为指定蒙皮单元所包含的有限元四角板单元的方案能够节省人力资源，还可以提升处理效率以及准确性。此外，本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，将有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下得到应力转换载荷，将各有限元四角板单元对应的应力转换载荷均统一到蒙皮单元坐标系下，有效避免了有限元四角板单元坐标系与蒙皮单元坐标系间夹角，而导致的蒙皮单元的应力载荷计算结果准确性差的问题，故能够提升蒙皮单元的应力载荷计算结果的准确性。

实施例二

参照图5，示出了本发明实施例二的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法的步骤流程图。

本发明实施例的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法具体包括以下步骤：

步骤201：依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元。

本发明实施例中所述的板单元为有限元四角板单元。

本发明实施例中以确定一个蒙皮单元对应的应力载荷为例进行说明。在数据库或者计算设备的存储空间中存储有多个有限元模型，每个有限元模型中存储有离散化后的有限元网格，通过将这些离散化后的有限元网格进行合并即可生成蒙皮单元并确定蒙皮单元对应各有限元四角板单元。图6为有限元模型图，从图6中可知，有限元模型中包含多个节点、板单元以及杆单元，每个节点对应一个节点标识，每个板单元对应一个板单元标识，每个杆单元对应一个杆单元标识，节点与杆单元、节点与板单元之间存在关联关系。本发明实施例中，依据上述关联关系确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元。

一种优选地依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的有限元四角板单元的方式如下：

第一子步骤：遍历有限元模型中各节点关联的杆单元，查找各节点关联的杆单元围成的四边形，每个四边形对应一个蒙皮单元；

对于确定蒙皮单元对应的四边形即确定蒙皮单元的范围，确定蒙皮单元的范围的具体方式，参照实施例一中的相关说明即可，在此不再赘述。

第二子步骤：针对一个四边形，确定四边形四条边包含的各节点并确定各节点关联的板单元；

第三子步骤：确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，查找未遍历过的各节点关联的板单元。

其中，对节点进行遍历即查找节点关联的板单元，若已对某节点关联的板单元进行查找，则确定该节点为已遍历过的节点。

在查找到板单元后，返回执行第三子步骤确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，确定未遍历过的各节点关联的板单元的步骤，重复执行第三子步骤直至四边形内包含节点全部遍历完毕，将查找到的各板单元确定为四边形对应的蒙皮单元的各有限元四角板单元。

通过该优选地确定蒙皮单元对应的有限元四角板单元的方式，能够将图6中所示的有限元模型划分成四个蒙皮单元，并且确定每个蒙皮单元包含九个有限元四角板单元。与图6所示的有限元模型对应的强度模型图如图7所示。

步骤202：为蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和蒙皮单元，分别构建坐标系。

在为单个有限元四角板单元构建坐标系时，由于有限元四角板单元四个节点的坐标为已知，有限元四角板单元坐标系如图2所示，将g1，g3和g2，g4连线的交点作为原点o，以角g3og2的角平分线为x轴，正向向右，以角g3og4的角平分线为y轴，正向向上，构建出该有限元四角板单元的坐标系。采用相似的方式构建各有限元四角板单元的坐标系，并且将蒙皮单元与可以作为一个四角板单元，采用相似的方式为蒙皮单元构建坐标系。

步骤203：确定蒙皮单元坐标系的方向向量，依据所方向向量构建蒙皮单元的第一转换矩阵。

设蒙皮单元panel上的x方向向量为y方向向量为z方向向量

panel的转换矩阵转换矩阵t即为蒙皮单元的第一转换矩阵。

步骤204：针对每个有限元四角板单元，确定有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据方向向量构建有限元四角板单元的第二转换矩阵。

当每个有限元四角板单元的坐标系建立好之后，则可得出各有限元四角板单元的坐标系方向向量。设某一个有限元四角板单元panel1的x方向向量为y方向向量为z方向向量

panel1的转换矩阵转换矩阵t1即为有限元四角板单元的第二转换矩阵。

步骤205：将第二转换矩阵转换到第一转换矩阵上，得到有限元四角板单元对应的目标转换矩阵。

panel为目标矩阵，有限元四角板panel1的转换矩阵需转换到panel上，则有限元四角板panel1对应的目标转换矩阵

步骤206：依据目标转换矩阵确定载荷转换参数，将载荷转换参数代入对应的预设应力载荷转换公式中，得到相应地应力转换载荷。

载荷转换参数具体可以包括：l1、m1、l2、m2，其中，l1为目标转换矩阵即t合的第一行第一列的元素，m1为t合的第一行第二列的元素，l2为t合的第二行第一列的元素，m2为的第二行第二列的元素。载荷转换参数作为转换过程中的中间变量无实质的物理含义。

预设的转换公式为：

τxy1＝σ′xl1l2+σ′ym1m2+τ′xy(l1m2+l2m1)

其中，σx1为标识为1的有限元四角板单元向蒙单元坐标系下转换后的x方向的应力载荷，其对应的转换公式为预设的x方向应力载荷转换公式；σy1为标识为1的有限元四角板单元向蒙皮单元坐标系下转换后的y方向的应力载荷，其对应的转换公式为预设的y方向应力载荷转换公式；τxy1为标识为1的有限元四角板单元向蒙皮单元坐标系下转换后的剪切应力载荷，其对应的转换公式为预设的剪切应力载荷转换公式。

在通过标转换矩阵确定各载荷转换参数后，将载荷转换参数代入相应的预设转换公式即可，具体地：

将载荷转换参数代入预设的x方向应力载荷转换公式，得到有限元四角板单元的x方向应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的第一应力转换载荷；

将载荷转换参数代入预设的y方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的y方向应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的第二应力转换载荷；

将载荷转换参数代入预设的剪切应力载荷转换公式，得到有限元四角板单元的剪切应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的第三应力转换载荷。

需要说的是，步骤204至步骤206为计算一个有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷的具体流程。在具体实现过程中，需要重复步骤204至步骤206计算蒙皮单元对应的各有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷。

步骤207：依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定蒙皮单元的应力载荷。

一种优选地确定蒙皮单元的应力载荷的方式为：

分别确定各有限元四角板单元对应的第一应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第一和值，将第一和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为蒙皮单元x方向的应力载荷。

可以通过公式计算蒙皮单元x方向的应力载荷，蒙皮单元x方向的应力载荷为蒙皮单元x方向面积加权平均应力载荷。

分别确定各有限元四角板单元对应的第二应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第三和值，将第三和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为蒙皮单元y方向的应力载荷。

可以通过公式计算蒙皮单元y方向的应力载荷，蒙皮单元y方向的应力载荷为蒙皮单元y方向面积加权平均应力载荷。

分别确定各有限元四角板单元对应的第三应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第四和值，将第四和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为蒙皮单元的剪切应力载荷。

可以通过公式计算蒙皮单元的剪切应力载荷，蒙皮单元的剪切应力载荷为蒙皮单元的面积加权平均剪切应力载荷。

其中，σx1，σx2，……σxn为各个有限元四角板单元向蒙皮单元坐标系下转换后的x方向的应力载荷即第一应力转换载荷。

σy1，σy2，……σyn为各个有限元四角板单元向蒙皮单元坐标系下转换后的y方向的应力载荷即第二应力转换载荷。

τxy1，τxy2，……τxyn为各个有限元四角板单元向蒙皮单元坐标系下转换后的剪切应力载荷即第三应力转换载荷。

s1，s2，……sn为各个有限元四角板单元的面积。

步骤201至步骤207为确定一个蒙皮单元应力载荷的流程，在具体实现过程中由于飞机结构包含多个蒙皮单元，因此需确定各蒙皮单元对应的应力载荷。故可重复执行本发明实施例中的流程确定各蒙皮单元对应的应力载荷，通过各蒙皮单元对应的应力载荷对飞机结构稳定强度进行分析。

本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，由计算设备依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，自动确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元，相较于现有的需要人为指定蒙皮单元所包含的有限元四角板单元的方案能够节省人力资源，还可以提升处理效率以及准确性。此外，本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，将有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下得到应力转换载荷，将各有限元四角板单元对应的应力转换载荷均统一到蒙皮单元坐标系下，有效避免了有限元四角板单元坐标系与蒙皮单元坐标系间夹角，而导致的蒙皮单元的应力载荷计算结果准确性差的问题，故能够提升蒙皮单元的应力载荷计算结果的准确性。

实施例三

参照图8，示出了本发明实施例三的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置的结构框图。

本发明实施例的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置包括：确定模块801，用于依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元；坐标系建立模块802，用于为所述蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和所述蒙皮单元，分别构建坐标系；第一转换矩阵确定模块803，用于确定所述蒙皮单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述蒙皮单元的第一转换矩阵；第二转换矩阵确定模块804，用于针对每个有限元四角板单元，确定所述有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述有限元四角板单元的第二转换矩阵；应力转换载荷确定模块805，用于依据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述有限元四角板单元的应力载荷，计算所述有限元四角板单元的应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷；目标载荷确定模块806，用于依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定所述蒙皮单元的应力载荷。

本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置，依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，自动确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元，相较于现有的需要人为指定蒙皮单元所包含的有限元四角板单元的方案能够节省人力资源，还可以提升处理效率以及准确性。此外，本发明实施例提供的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置，将有限元四角板单元的应力载荷转换到蒙皮单元坐标系下得到应力转换载荷，将各有限元四角板单元对应的应力转换载荷均统一到蒙皮单元坐标系下，有效避免了有限元四角板单元坐标系与蒙皮单元坐标系间夹角，而导致的蒙皮单元的应力载荷计算结果准确性差的问题，故能够提升蒙皮单元的应力载荷计算结果的准确性。

实施例四

参照图9，示出了本发明实施例四的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置的结构框图。

本发明实施例的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置是对实施例三中装置的进一步优化，优化后的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置包括：确定模块901，用于依据有限元模型中节点、杆单元以及板单元间的关联关系，确定蒙皮单元对应的各有限元四角板单元；坐标系建立模块902，用于为所述蒙皮单元对应的各有限元四角板单元和所述蒙皮单元，分别构建坐标系；第一转换矩阵确定模块903，用于确定所述蒙皮单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述蒙皮单元的第一转换矩阵；第二转换矩阵确定模块904，用于针对每个有限元四角板单元，确定所述有限元四角板单元坐标系的方向向量，依据所述方向向量构建所述有限元四角板单元的第二转换矩阵；应力转换载荷确定模块905，用于依据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述有限元四角板单元的应力载荷，计算所述有限元四角板单元的应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的应力转换载荷；目标载荷确定模块906，用于依据各有限元四角板单元对应的应力转换载荷和面积，确定所述蒙皮单元的应力载荷。

优选地，所述确定模块901包括：四边形构建子模块9011，用于遍历有限元模型中各节点关联的杆单元，查找各节点关联的杆单元围成的四边形，每个四边形对应一个蒙皮单元；板单元确定子模块9012，用于针对一个四边形，确定所述四边形四条边包含的各节点并确定各节点关联的板单元；遍历子模块9013，用于确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，查找未遍历过的各节点关联的板单元；返回执行确定查找到的各板单元上包含的各节点，剔除已遍历过的节点，确定未遍历过的各节点关联的板单元的步骤，直至所述四边形内包含节点全部遍历完毕，将查找到的各板单元确定为所述四边形对应的蒙皮单元的各有限元四角板单元。

优选地，所述应力转换载荷确定模块905包括：矩阵确定子模块9051，用于将所述第二转换矩阵转换到所述第一转换矩阵上，得到所述有限元四角板单元对应的目标转换矩阵；参数确定子模块9052，用于依据所述目标转换矩阵确定载荷转换参数；第一转换子模块9053，用于将所述载荷转换参数代入预设的x方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的x方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第一应力转换载荷；第二转换子模块9054，用于将所述载荷转换参数代入预设的y方向应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的y方向应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第二应力转换载荷；第三转换子模块9055，用于将所述载荷转换参数代入预设的剪切应力载荷转换公式，得到所述有限元四角板单元的剪切应力载荷转换到所述蒙皮单元坐标系下的第三应力转换载荷。

优选地，所述目标载荷确定模块906包括：第一确定子模块9061，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第一应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第一和值，将所述第一和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元x方向的应力载荷；第二确定子模块9062，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第二应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第三和值，将所述第三和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元y方向的应力载荷；第三确定子模块9063，用于分别确定各有限元四角板单元对应的第三应力转换载荷和面积的乘积，确定各乘积的第四和值，将所述第四和值与各有限元四角板单元面积的第二和值的比值，确定为所述蒙皮单元的剪切应力载荷。

本实施例的确定飞机蒙皮单元应力载荷的装置用于实现前述实施例一以及实施例二中相应的确定飞机蒙皮单元应力载荷的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

在此提供的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方案不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造具有本发明方案的系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的一种确定飞机蒙皮单元应力载荷的方案中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

例如，图10示出了可以实现根据本发明的确定飞机蒙皮单元应力载荷方法的计算设备。该计算设备传统上包括处理器1010和以存储器1020形式的计算机程序产品或者计算机可读介质。存储器1020可以是诸如闪存、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、eprom、硬盘或者rom之类的电子存储器。存储器1020具有存储用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码1031的存储空间1030。例如，存储程序代码的存储空间1030可以存储分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码1031。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(cd)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图11所示的便携式或者固定存储单元。该存储单元可以具有与图10的计算设备中的存储器1020类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以适当形式进行压缩。通常，存储单元包括计算机可读代码1031’，即可以由诸如1010之类的处理器读取的代码，当这些代码由计算设备运行时，导致该计算设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。

本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。