一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法与流程

本发明属于复合材料结构强度设计领域，涉及一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析设计方法。

背景技术：

1、蜂窝夹层结构具有重量轻、抗弯刚度高的特点，广泛应用在航空、汽车、轨道交通行业中，在结构轻量化设计中起到重要作用。蜂窝夹层结构通常由上下面板和中部蜂窝夹心层组成，上下面板主要承受轴向和剪切载荷，夹芯结构为面板提供面外刚度，提升结构的整体稳定性和屈曲能力。蜂窝结构不能直接与其他结构连接，而是通过斜削区，由蜂窝夹层结构过渡到层压板结构再与其他结构连接。而蜂窝夹层结构的斜削区，因为截面几何尺寸急剧变化，载荷出现偏心，引起较大面外载荷，斜削区可能发生面板整体失稳、面板格间屈曲、蜂窝格子屈曲、面板和蜂窝间脱胶等类型破坏。由于斜削区载荷分布较为复杂，一般工程分析偏差较大，同时无法考虑蜂窝格子屈曲、脱胶等失效模式，对于斜削区更多的采用试验验证的方法，设计成本较高，周期较长。常规的有限元分析简单应用实体单元来等效模拟蜂窝，无法真实反映蜂窝本身的应力状态。本发明提供了一套有效的蜂窝夹层斜削区模拟和分析方法，确定蜂窝斜削区的应力分布和失效模式，有助于提高设计效率，降低设计成本，缩短设计周期。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法，以实现背景技术中针对蜂窝斜削区的设计需求。

2、本发明采用如下技术方案：

3、基于蜂窝夹层结构实际构型，建立细节有限元模型，蜂窝夹层结构上下面板和蜂窝均采用2d单元模拟。对建立的细节有限元模型施加边界约束条件和载荷工况，进行屈曲和静力求解。根据求解器计算出的结构内载荷分布情况，确定结构应力最大位置和结构失效模式，对结构进行强度分析。根据分析结果，对结构进行优化设计。

4、本发明的有益效果：

5、(1)能够实现对蜂窝夹层结构特别是蜂窝格子的真实模拟；

6、(2)能够得到蜂窝夹层结构斜削区上下蜂窝面板的格间屈曲承载能力；

7、(3)能够得到蜂窝夹层结构斜削区蜂窝格子的屈曲承载能力；

8、(4)能够得到蜂窝格子与面板之间的界面载荷，以确定界面强度；

9、(5)通用性强，可以广泛应用到各种构型的蜂窝夹层结构上，具有良好的实用性。

技术特征：

1.一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法，其特征在于，所述步骤3中，基于结构铺层，设置有限元模型中的上下面板单元和层压板单元属性，按照实际位置设置偏移；根据步骤2计算出的蜂窝格子材料弹性模量和剪切模量，设置蜂窝格子单元属性，不设置偏移。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法，其特征在于，所述步骤4中，根据实际情况，对步骤3处理后的有限元模型施加固支边界条件、面内剪切载荷或面外弯曲载荷。

技术总结
本发明提出一种基于细节有限元模拟的蜂窝夹层斜削区结构分析方法，属于复合材料结构强度设计领域。本发明根据蜂窝夹层结构实际构型详细建模，实现对蜂窝夹层结构的真实模拟，从而准确得到蜂窝斜削区结构的内力分布。本发明利用2D单元模拟蜂窝夹层结构上下面板和蜂窝网格，有限元模型加载之后，根据求解结果，得到上下面板格间屈曲能力和蜂窝格子屈曲能力，并通过控制结构对应单元属性，调整结构应力应变水平大小，实现结构的优化设计。本发明实现了对受力形式复杂的斜削区的真实模拟，有助于提高设计效率，降低设计成本，缩短设计周期。

技术研发人员：刘旭,李忠霖,孙颖,赵永利,支晗,罗贵骞
受保护的技术使用者：中航沈飞民用飞机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16