本发明涉及结构分析设计领域，具体涉及一种减重孔板结构的设计方法。
背景技术：
：轻量化日益成为机械结构领域，工程设计人员备受关注的重要设计目标，结构上的轻量化方法是主要手段之一，其中尤其以均布减重孔板在结构上的应用十分广泛。但传统方法在进行减重孔板的有限元计算时，由于孔径、孔距通常较小，如果网格一次性画出的话往往质量很差，需要人工逐个进行调整。这种方法通常工作量很大，效率很低。而且为保证孔位处计算的精确性还需人为画出多层网格这就容易导致网格总体数量过多，网格质量不易保证，孔位之间的网格差异性较大等缺点。这不仅会大大延长分析周期，并且会对分析结果的准确性产生较大影响。技术实现要素：本发明为解决目前技术的不足之处，提供了一种通过建立平面板模型与带孔减重板模型之间的刚度等效关系，计算结构减重孔板刚度性能的方法。本发明的另一目的是提供一种结构减重孔板的强度计算方法。本发明提供的技术方案为：一种结构减重孔板的刚度性能计算方法，其特征在于，包括：步骤一、选取相同材质和相同尺寸的多个平面板和孔板；步骤二、对所述多个孔板分别施加相同载荷，分别得到实际伸长位移和实际转动角度；步骤三、对不同杨氏模量和板厚数值的所述多个平面板施加所述步骤二中载荷，得到伸长位移和转动角度，对数据进行拟合计算，得到伸长位移关于杨氏模量和板厚的第一拟合函数，转动角度关于杨氏模量和板厚的第二拟合函数；步骤四、将步骤二所述的实际伸长位移和实际转动角度分别带入所述第一拟合函数和第二拟合函数，分别得到等效杨氏模量和等效板厚；步骤五、在所述孔板上对不同的孔径和孔距所对应的等效杨氏模量和等效板厚进行数据拟合计算，得到等效杨氏模量关于孔径和孔距的第三拟合函数，等效板厚关于孔径和孔距的第四拟合函数，进而能够针对不同的孔距和孔径计算得出的等效杨氏模量和等效板厚。优选的是，所选取的孔板的孔径和孔距组合为工程常用范围。优选的是，所选取的孔板孔径为5～8mm，孔距为20～50mm。优选的是，所述平面板和孔板为钢板，尺寸大小为600mm×300mm。优选的是，所述步骤二中施加的载荷为15N。优选的是，所述第一拟合函数的关系式为：ΔL＝7.792-3.147·E-3.147·t+0.45·E2-0.4649·E·t+0.45·t2。优选的是，所述第二拟合函数的关系式为：Δθ＝11.59-3.06·E-7.967·t+0.308·E2+0.8352·E·t+1.47·t2。优选的是，所述第三拟合函数的关系式为：E'＝1.239-0.4648·r+0.1127·d+0.005667·r2+0.00767·r·d-0.002115·d2优选的是，所述第四拟合函数的关系式为：t'＝2.086+0.00745·r-0.004161·d-0.001675·r2+0.000879·r·d-6.25×10-5·d2一种结构减重孔板的强度计算方法，其特征在于，基于所述的结构减重孔板的刚度性能计算方法，包括如下步骤：步骤一、计算所述孔板的杨氏模量和厚度，确定局部区域；步骤二、选取与所述孔板相同尺寸的平面板，并且使所述平面板具有所述杨氏模量和厚度，并且在所述局部区域内根据所述杨氏模量和厚度，得到该局部区域的伸长位移和转动角度；步骤三、将所述伸长位移和转动角度施加到所述局部区域中，得到所述局部区域的应力。本发明所述的有益效果：1)本方法是一种基于等效模型的方法，对于要进行较大数量带孔减重板结构分析的情况，可以不涉及孔位处的划分处理，相比于传统方法能够大幅度的削减工作量及划分难度，缩短分析周期，减轻工程设计人员负担，减少其重复性劳动，更加积极发挥其主观能动性；2)；本方法可以通过选定特定模块自动进行减重孔板结构的性能分析，与传统方法相比具有更高的效率以及准确，并可大幅度缩短分析周期，帮助工程人员设计验证；3)通过建立孔板与平面板模型之间的等效关系，快速计算结构减重孔板的刚度和强度性能，提高了计算效率和准确度。附图说明图1某城市轨道客车底架减重板示意图。图2在底架减重结构上抽取的矩形模型示意图。图3矩形平面钢板模型刚度结果提取点示意图。图4不同矩形孔板模型刚度结果提取点示意图。图5底架减重结构及同尺寸的变参数平面板结构有限元模型示意图。图6底架减重结构有限元计算结果变形图。图7变参数平面板结构有限元计算结果变形图。图8底架减重孔板分块方式及目标孔位区域位置示意图。图9变参数平面板分块方式及相对应分块区域位置示意图。图10使用该发明方法计算目标孔位处的应力云图。图11实际目标孔位分块区域处的应力云图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本发明提供了一种结构减重孔板的刚度性能计算方法和强度计算方法，具体步骤包括：一种结构减重孔板的刚度性能计算方法，其特征在于，包括：步骤一、在某带孔减重结构上抽取多个矩形带孔减重板，所选取的矩形区域内的孔位数不宜过少。并根据带孔减重板在日常实际工程中的应用情况，选取出不同孔径、孔距组合数据的工程常用范围；并同时选取相同尺寸相同材质的矩形平面板实体；步骤二、将这些矩形孔板分别赋予相同的边界条件。根据孔板结构在实际工程中所承受的大部分为弯曲、拉伸载荷等组合工况，在这些孔板的几何短边一侧施加全约束，在另一侧短边上施加某一相同数值载荷下的均布弯矩及均布拉力，并进行求解计算；步骤三、考虑到刚度性能主要是拉伸和弯曲性能方面的替代，移量及转角是计算的初始数据因而较为准确。因此，分别在每个孔板的计算结果中提取孔板边界点的拉伸位移量T2及转动角度R3；步骤四、在步骤二所述载荷下，通过对不同杨氏模量和不同板厚的平面板施加同样载荷，得到拉伸位移量T2和转角R3数值，通过函数拟合，建立平面板不同的杨氏模量E、板厚t组合和其拉伸位移、及弯曲角度间的函数关系，即得伸长位移关于杨氏模量和板厚的第一拟合函数，转动角度关于杨氏模量和板厚的第二拟合函数。步骤五、将步骤三所得到的不同孔径、孔距组合孔板的拉伸位移量及转角分别代入到步骤四所得到的函数第一拟合函数和第二拟合函数中，通过求解上述方程组得到与某一组孔径、孔距下的矩形带孔钢板刚度性能等效的平面板的等效杨氏模量E'、等效板厚t'。因此，通过分别求解方程组可得到与常用范围内的不同孔径、孔距组合下的矩形带孔钢板刚度性能等效的平面板的等效杨氏模量E'、等效板厚t'，并进行函数拟合建立等效杨氏模量E'、等效板厚t'和孔径r、孔距d的函数关系。通过给定某一组孔径、孔距组合，得到等效杨氏模量关于孔径和孔距的第三拟合函数，等效板厚关于孔径和孔距的第四拟合函数。即得到了带孔减重板模型与平面板模型之间的刚度等效关系。一种结构减重孔板的强度计算方法，其特征在于，基于所述的结构减重孔板的刚度性能计算方法，包括如下步骤：步骤一、计算减重孔板的杨氏模量和厚度，选取与所述孔板相同尺寸和相同材质平面板。将孔板以孔距为大小，按照孔位分成多个矩形小块，用与孔板相同的方式对平面板结构进行区域分块。步骤二、使平面板具有与孔板相同的杨氏模量和厚度，由于平面板结构的刚度性能可认为等效于同尺寸的实际带孔减重结构，因此首先选定孔板目标应力孔位的分块区域并提取与其相对应的平面板分块区域四周点的刚度结果。统计并记录结果中每个点的六个位移值T1、T2、T3、R1、R2、R3。步骤三、将步骤二记录下来的每个点的位移数据作为边界条件一一对应地赋加到孔板的局部区域的边界点上，得到所述局部区域的应力。如果孔板边界点对应到平面板同位置的两个相邻边界点之间时，应采用线性插值的方式确定该点的边界条件。为了验证在某确定孔径r'、孔距d'组合下由该等效关系所计算的刚度性能的等效杨氏模量、等效厚度几乎不受载荷大小的影响，这里选取n组不同力系载荷进行验证，通过计算n组力系下的等效杨氏模量、等效板厚E1'(r',d')、E2'(r',d')…En'(r',d')及t1'(r',d')、t2'(r',d')…tn'(r',d')并计算n组力系下的等效杨氏模量、等效厚度的平均值即：构建n组力系下的等效杨氏模量偏差函数等效厚度偏差函数将上述所求得的n组力系下的等效杨氏模量、等效厚度的平均值代入到上述函数中并求解其数值即可得到n组力系下的等效杨氏模量及转角的偏差值，即可查看在不同力系下所计算的变化后的等效杨氏模量、等效板厚数值一致程度的稳定性。将该方法所得到的刚度等效关系运用到结构实例中验证其在实际应用中的有效性。然后将所得到的变化后的等效杨氏模量和等效厚度赋予给与实际工程带孔减重结构外形尺寸相同的平面板结构，其刚度性能应与原减重孔板结构基本相同。在计算减重孔板的刚度性能方法的步骤一中，所选取的孔板的孔径和孔距组合为工程常用范围；孔径范围为5～8mm，孔距范围为20～50mm。平面板和孔板为钢板，尺寸大小为600mm×300mm。所述步骤二中对孔板施加的载荷为15N。通过拟合得到，第一拟合函数的关系式为：ΔL＝7.792-3.147·E-3.147·t+0.45·E2-0.4649·E·t+0.45·t2。第二拟合函数的关系式为：Δθ＝11.59-3.06·E-7.967·t+0.308·E2+0.8352·E·t+1.47·t2。第三拟合函数的关系式为：E'＝1.239-0.4648·r+0.1127·d+0.005667·r2+0.00767·r·d-0.002115·d2第四拟合函数的关系式为：t'＝2.086+0.00745·r-0.004161·d-0.001675·r2+0.000879·r·d-6.25×10-5·d2实施例1本发明提供了一种结构减重孔板的刚度性能计算方法和强度计算方法，以某城市轨道客车的底架部分的减重孔板结构为例，对本发明的结构减重孔板的设计方法作进一步详细说明，包括如下步骤：此结构中减重孔的孔径为5mm，孔距26mm。首先，为了找寻带孔减重板与变参数平面板之间的一般刚度等效关系，在底架带孔减重板结构上抽取一个的矩形均布减重孔板如图2所示，采用的尺寸大小为600mm×300mm(板厚为2mm)，材料参数如表1所示：表一钢板材料参数(Q235)密度/kg/m3泊松比弹性模量/MPa屈服极限/MPa78000.32.06×105235并由带孔减重板在日常实际工程中的应用情况，确定适当的孔径、孔距组合范围，选取的范围如表二所示：表二所选取的孔径、孔距组合范围组别123456789101112孔径/mm555666777888孔距/mm202530202530202530202530步骤一、以表二中所确定的孔径、孔距为参变量，以参数化设计建模的方法完成与上述所抽取的矩形尺寸相同的不同减重孔板的快速实体建模，并同时构建相同尺寸的矩形平面板实体模型。步骤二、在这些模型几何短边一侧施加全约束，在另一侧短边上施加相同的均布弯矩及均布拉力，这里施加总共为15N·M的均布纯弯矩，以及总共为15N的均布纯拉力，并进行求解计算；步骤三、分别在每个矩形孔板模型计算结果文件中提取模型边界上的拉伸位移量T2及转角R3；数据如表3所示表三模型边界处的刚度提取结果步骤四、这里通过位移量、转角建立孔板模型与平面板模型间的刚度等效关系。因此，在步骤二所述载荷下，通过调整矩形平面钢板模型不同的杨氏模量、板厚数值，并在平面板模型边界处提取与步骤三相同的输出结果，通过函数拟合，建立平面板模型不同的杨氏模量E、板厚t组合和其拉伸位移、及弯曲角度间的函数关系，即得到函数第一拟合函数ΔL＝f(E,t)及第二拟合函数Δθ＝f(E,t)。表四平面板模型在不同杨氏模量、板厚组合下的刚度结果对上表数据进行拟合，得到在步骤二载荷下，平面板拉伸量关于不同杨氏模量、板厚的第一拟合函数为；ΔL＝7.792-3.147·E-3.147·t+0.45·E2-0.4649·E·t+0.45·t2对上表数据进行拟合，得到在步骤二载荷下，平面板转角关于不同杨氏模量、板厚的第二拟合函数为；Δθ＝11.59-3.06·E-7.967·t+0.308·E2+0.8352·E·t+1.47·t2步骤五、将表三中所提取的不同孔径、孔距组合矩形孔板的拉伸位移量T2及转角R3分别代入到步骤四所得到的函数ΔL＝f(E,t)及Δθ＝f(E,t)中，分别求解方程组得到与表三中不同孔径、孔距组合矩形带孔钢板模型刚度性能等效的矩形平面板模型的杨氏模量E'、板厚t'，如下表五所示；表五不同孔径、孔距组合所对应的变化后的等效杨氏模量、等效板厚这里通过对上表数据进行拟合，得到在步骤二载荷下，不同孔径、孔距组合关于等效杨氏模量的第三拟合函数为；E'＝1.289-0.4648·r+0.1127·d+0.005667·r2+0.00767·r·d-0.002115·d2这里通过对上表数据进行拟合，得到在步骤二载荷下，不同孔径、孔距组合关于等效板厚的第四拟合函数为；t'＝2.086+0.00745·r-0.004161·d-0.001675·r2+0.000879·r·d-6.25×10-5·d2通过给定某一组孔径、孔距组合，即可得到与其刚度性能等效的矩形平面板模型所要改变的等效杨氏模量及等效板厚。即得到了平面板模型与带孔减重板模型之间的刚度等效关系；步骤六、通过将实际的孔径5mm孔距26mm代入到上述刚度等效拟合函数，最终得到变化后的等效杨氏模量为1.62×1011Pa,等效厚度为2.04mm。当采用步骤二中所确定的外载荷时，矩形减重孔板的Von-Mises应力值接近材料的屈服极限，此处为了验证在该实例所确定的孔径、孔距组合下由该等效关系所计算的等效杨氏模量、等效厚度几乎不受载荷大小的影响，选取步骤二外载荷数值作为上极限，取上极限载荷的百分之二十作为下极限，即下极限载荷总共为3N·M的均布纯弯矩，以及总共为3N的均布纯拉力。上下极限中间再选取三组力系6N·M、6N、9N·M、9N、12N·M、12N即总共选取5组不同力系载荷进行验证，并对每组力系分别重新计算步骤三至步骤六。最终得到在不同力系下所计算的该实例的等效杨氏模量、等效厚度；表六不同力系下所计算的等效杨氏模量、等效板厚对表六中所得到的数据带入到公式；将上述数值代入到公式及中，通过计算，Ew近似等于3.4％，tw近似等于2.8％，此数值均相对较小，说明不同力系下计算的等效杨氏模量、等效厚度均稳定在平均值附近。因此可以判定由该发明方法的等效关系所计算的等效杨氏模量、等效板厚几乎不受载荷大小影响，即运用此方法所得到的平面钢板与带孔减重钢板之间的刚度等效关系在客观上是相对固定的。步骤七、将该方法所得到的刚度等效关系运用到此底架减重孔板结构实例中并验证该方法在实际应用中的有效性。按照实际结构尺寸，构建变参数平面钢板结构模型及实际带孔减重板结构模型如图5所示，通过将变化后的等效杨氏模量1.62×e11Pa和等效厚度2.04mm赋予给变参数平面板结构模型后，其刚度性能应与原减重孔板结构基本相同，这里通过有限元计算对其进行验证。步骤八、根据底架减重孔板结构的实际受力情况；对上述两个模型，在一侧短边上施加全约束，由于该实例的底架减重结构在实际服役过程中，只是在另一侧短边上承受垂直于板面向下的均布力。因此，在这两个板壳模型的另一侧短边上施加同样垂直向下的均布力。由该实例减重结构所受到的实际载荷，本文对上述结构模型施加总共为20N的均布弯曲横力。但这里首先需要对该发明方法所得到的刚度等效关系运用到该实例中的准确性进行验证。这里采用上下极限载荷的方式进行验证。通过计算，当施加总力为20N的均布弯曲横力时，孔板结构达到了材料的使用强度极限，因此使用此载荷为上极限载荷。然后再选取上极限载荷的百分之二十作为下极限载荷即总力为4N的均布弯曲横力，并将其分别施加到上述模型的同一侧短边上；进行分析计算，得到上述两个模型在加载短边上的垂向挠度值如下表7所示：表七实际减重结构与变参数平面板的刚度性能对比通过表七的对比数据可以看出，当把该发明方法所得到的刚度等效关系运用到此实际底架减重孔板结构中时，所得到的变参数平面钢板结构可以很好的满足对底架减重孔板结构刚度性能的替代要求，替代精度也可以满足工程精度要求。步骤九、刚度性能替代完成后，进行强度部分的替代计算。首先将底架减重孔板结构以实际孔距26mm按照孔位进行分块如图8所示，由于变参数后的平面钢板结构与上述底架减重结构的几何尺寸相同，因此用与孔板相同的方式对平面板材进行区域分块如图9所示。由于该变参数平面板结构模型的刚度性能可认为等效于同尺寸的实际带孔减重结构，因此首先要选定一个孔板目标应力孔位的分块区域，这里所要进行应力分析的孔位区域如图8所示；通过提取步骤八中所计算的变参数平面板结构模型计算结果，在其结果文件中提取如图9所示分块区域边界任一点的刚度结果输出，统计并记录结果文件中的每个电的六个位移输出值T1、T2、T3、R1、R2、R3。如表8所示表八变参数板相应区域四周任一点的刚度结果输出步骤十、将图8所示的目标应力孔位区域以孔径5mm、矩形边长26mm的尺寸，建立实体模型，由于变参数平面板结构相对应分块区域如图9所示，四周的单元数为10，所以将上述建立的孔位区域模型的四周同样划分成单元数量为10的网格，最终完成小孔分块区域处模型的建立如图10所示。将步骤九所得到的边界条件，一一对应的加到上述模型四周的任一点上并进行求解计算；最终得到该模型的应力云图如图10所示，在孔洞的边缘Mises应力达到最大，数值为172Mpa,本实例为了验证应用该发明方法计算强度结果的有效性，提取步骤八所计算的实际底架减重结构目标孔位区域处的应力云图，结果如图11所示，其中最大的Mises应力同样出现在孔洞边缘处，数值为186Mpa，通过计算可以得到通过该发明方法所得到的应力值与实际应力值相差大约为7％左右，因此完全可以满足工程上替代的精度要求。实施例2在本施例中，本实例以某城市轨道客车的实际工程案例为背景，选择底架部分的减重孔板结构如图1所示，1为底架减重孔板。对本文所提出的快速设计方法进行研究。此结构中减重孔的参数为，孔径5mm孔距26mm。首先，为了找寻带孔减重板与变参数平面板之间的一般刚度等效关系，在底架带孔减重板结构上抽取一个的矩形均布减重孔板如图2所示，采用的尺寸大小为600mm×300mm(板厚为2mm)，材料参数如表1所示：表一钢板材料参数(Q235)密度/kg/m3泊松比弹性模量/MPa屈服极限/MPa78000.32.06×105235并由带孔减重板在日常实际工程中的应用情况，确定适当的孔径、孔距组合范围，选取的范围如表二所示：表二所选取的孔径、孔距组合范围组别123456789101112孔径/mm555666777888孔距/mm202530202530202530202530步骤一、以表二中所确定的孔径、孔距为参变量，以参数化设计建模的方法在Catia软件中完成与上述所抽取的矩形尺寸相同的不同减重孔板的快速实体建模，并同时构建相同尺寸的矩形平面板实体模型。步骤二、分别将画好的实体模型分别导入到HyperMesh中进行精细化的网格划分工作，将画好网格的不同孔板赋予shell63壳单元并均施加如表一所示材料属性；步骤三、将画好网格的这些矩形孔板导入到Patran2010&Nastran2010软件中分别赋予相同的边界条件，即在这些模型几何短边一侧施加全约束，在另一侧短边上施加相同的均布弯矩及均布拉力，这里施加总共为15N·M的均布纯弯矩，以及总共为15N的均布纯拉力，并进行求解计算；步骤四、分别在每个矩形孔板有限元模型计算结果文件中提取模型边界节点3如图4所示，上的拉伸位移量T2及转角R3；数据如表3所示表三模型边界点处的刚度提取结果步骤五、这里通过位移量、转角建立孔板模型与平面板模型间的刚度等效关系。因此，在步骤三所述载荷下，通过在有限元软件中调整矩形平面钢板模型不同的杨氏模量、板厚数值，并在平面板模型边界节点2处如图3所示提取与步骤四相同的输出结果，通过函数拟合，建立平面板模型不同的杨氏模量E、板厚t组合和其拉伸位移、及弯曲角度间的函数关系，即得到函数ΔL＝f(E,t)及Δθ＝f(E,t)。表四平面板模型在不同杨氏模量、板厚组合下的刚度结果这里采用Matlab中的cftool工具箱对上表数据进行拟合，得到在步骤三载荷下，平面板拉伸量关于不同杨氏模量、板厚的拟合函数为；ΔL＝7.792-3.147·E-3.147·t+0.45·E2-0.4649·E·t+0.45·t2这里采用Matlab中的cftool工具箱对上表数据进行拟合，得到在步骤三载荷下，平面板转角关于不同杨氏模量、板厚的拟合函数为；Δθ＝11.59-3.06·E-7.967·t+0.308·E2+0.8352·E·t+1.47·t2步骤六、将表三中所提取的不同孔径、孔距组合矩形孔板的拉伸位移量T2及转角R3分别代入到步骤五所得到的函数ΔL＝f(E,t)及Δθ＝f(E,t)中，通过Matlab中的fsolve工具，分别求解方程组得到与表三中不同孔径、孔距组合矩形带孔钢板模型刚度性能等效的矩形平面板模型的杨氏模量E'、板厚t'，如下表五所示；表五不同孔径、孔距组合所对应的变化后的等效杨氏模量、等效板厚这里通过对上表数据进行拟合，得到在步骤三载荷下，不同孔径、孔距组合关于等效杨氏模量的拟合函数为；E'＝1.239-0.4648·r+0.1127·d+0.005667·r2+0.00767·r·d-0.002115·d2这里通过对上表数据进行拟合，得到在步骤三载荷下，不同孔径、孔距组合关于等效板厚的拟合函数为；t'＝2.086+0.00745·r-0.004161·d-0.001675·r2+0.000879·r·d-6.25×10-5·d2通过给定某一组孔径、孔距组合，即可得到与其刚度性能等效的矩形平面板模型所要改变的等效杨氏模量及等效板厚。即得到了平面板模型与带孔减重板模型之间的刚度等效关系；步骤七、通过将实际的孔径5mm孔距26mm代入到上述刚度等效拟合函数，最终得到变化后的等效杨氏模量为1.62×1011Pa,等效厚度为2.04mm。当采用步骤三中所确定的外载荷时，矩形减重孔板的Von-Mises应力值接近材料的屈服极限，此处为了验证在该实例所确定的孔径、孔距组合下由该等效关系所计算的等效杨氏模量、等效厚度几乎不受载荷大小的影响，选取步骤三外载荷数值作为上极限，取上极限载荷的百分之二十作为下极限，即下极限载荷总共为3N·M的均布纯弯矩，以及总共为3N的均布纯拉力。上下极限中间再选取三组力系6N·M、6N、9N·M、9N、12N·M、12N即总共选取5组不同力系载荷进行验证，并对每组力系分别重新计算步骤三至步骤六。最终得到在不同力系下所计算的该实例的等效杨氏模量、等效厚度；表六不同力系下所计算的等效杨氏模量、等效板厚对表六中所得到的数据带入到公式；将上述数值代入到公式及中，通过计算，Ew近似等于3.4％，tw近似等于2.8％，此数值均相对较小，说明不同力系下计算的等效杨氏模量、等效厚度均稳定在平均值附近。因此可以判定由该发明方法的等效关系所计算的等效杨氏模量、等效板厚几乎不受载荷大小影响，即运用此方法所得到的平面钢板与带孔减重钢板之间的刚度等效关系在客观上是相对固定的。步骤八、将该方法所得到的刚度等效关系运用到此底架减重孔板结构实例中并验证该方法在实际应用中的有效性。按照实际结构尺寸，如图5所示，构建变参数平面钢板结构有限元模型(A)及实际带孔减重板结构有限元模型(B)通过将变化后的等效杨氏模量1.62×e11Pa和等效厚度2.04mm赋予给变参数平面板结构模型后，其刚度性能应与原减重孔板结构基本相同，这里通过有限元计算对其进行验证。步骤九、根据底架减重孔板结构的实际受力情况；对上述两个有限元模型如图5所示，在一侧短边上施加全约束，由于该实例的底架减重结构在实际服役过程中，只是在另一侧短边上承受垂直于板面向下的均布力。因此，在这两个板壳有限元模型的另一侧短边上施加同样垂直向下的均布力。由该实例减重结构所受到的实际载荷，本文对上述结构模型如图5施加总共为20N的均布弯曲横力。但这里首先需要对该发明方法所得到的刚度等效关系运用到该实例中的准确性进行验证。这里采用上下极限载荷的方式进行验证。通过计算，当施加总力为20N的均布弯曲横力时，孔板结构达到了材料的使用强度极限，因此使用此载荷为上极限载荷。然后再选取上极限载荷的百分之二十作为下极限载荷即总力为4N的均布弯曲横力，并将其分别施加到上述模型的同一侧短边上；将以上两种工况在有限元软件Patran2010&Nastran2010中进行分析计算，得到上述两个模型在加载短边上的垂向挠度值如下表7所示，变形结果如图6图7所示；表七实际减重结构与变参数平面板的刚度性能对比通过表七的对比数据可以看出，当把该发明方法所得到的刚度等效关系运用到此实际底架减重孔板结构中时，所得到的变参数平面钢板结构可以很好的满足对底架减重孔板结构刚度性能的替代要求，替代精度也可以满足工程精度要求。步骤十、刚度性能替代完成后，进行强度部分的替代计算。首先将底架减重孔板结构以实际孔距26mm按照孔位进行分块如图8所示，由于变参数后的平面钢板结构与上述底架减重结构的几何尺寸相同，因此用与孔板相同的方式对平面板材进行区域分块如图9所示。由于该变参数平面板结构模型的刚度性能可认为等效于同尺寸的实际带孔减重结构，因此首先要选定一个孔板目标应力孔位的分块区域，这里所要进行应力分析的孔位区域如图8所示；通过Matlab编程提取步骤九中所计算的变参数平面板结构的有限元计算结果，在其结果文件中提取如图9所示分块区域边界节点的刚度结果输出，统计并记录结果文件中的每个节点的六个位移输出值T1、T2、T3、R1、R2、R3。如表八所示：表八变参数板相应区域四周节点的刚度结果输出步骤十一、将图8所示的目标应力孔位区域以孔径5mm、矩形边长26mm的尺寸，建立实体模型，由于变参数平面板结构相对应分块区域如图9所示，四周的单元数为10，所以将上述建立的孔位区域模型的四周同样划分成单元数量为10的网格，最终完成小孔分块区域处有限元模型的建立如图10所示。将步骤九所得到的边界条件，一一对应的加到上述有限元模型四周的节点上并进行求解计算；最终得到该模型的应力云图如图10所示，在孔洞的边缘Mises应力达到最大，数值为172Mpa,本实例为了验证应用该发明方法计算强度结果的有效性，提取步骤九所计算的实际底架减重结构目标孔位区域处的应力云图，结果如图11所示，其中最大的Mises应力同样出现在孔洞边缘处，数值为186Mpa，通过计算可以得到通过该发明方法所得到的应力值与实际应力值相差大约为7％左右，因此完全可以满足工程上替代的精度要求。在本实施例中，采用操作系统为Windows10。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页1 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