【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空结构设计，具体涉及一种整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法。
技术介绍
1、铝合金加筋壁板是飞机的重要承载结构，在飞机服役过程中主要承受轴向压缩、剪切或者压剪组合的应力状态，因此，对加筋壁板的失稳屈曲甚至破坏载荷的计算评估非常重要。虽然目前工程上对加筋壁板有着较为成熟的屈曲特性的解析或者仿真计算方法，但是其计算的对象一般都是形状完美、性能均匀且无内应力的加筋壁板。但对于实际的加筋壁板，典型的整体成形制造工艺有喷丸成形和时效成形两种。其中，喷丸残余应力对结构性能影响较大，有研究指出，喷丸后的型材压缩屈曲临界值和破坏值均有所降低，而时效成形则会影响结构的静强度值大小以及分布情况。因此，由于整体成形工艺的复杂性，其对加筋壁板的性能和残余应力都有着不可忽视的影响，导致实际的加筋壁板并非形状完美、性能均匀且无内应力的加筋壁板，若采用目前方法对整体成形加筋壁板的压缩承载性能进行计算预测时会产生较大偏差，难以准确指导加筋壁板的实际承载能力试验和结构的设计改善。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，能够考虑整体成形工艺对铝合金加筋壁板压缩承载性能的影响，提高预测精度。
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，包括如下步骤：
3、步骤s100、对加筋壁板进行整体成形仿真模拟，获得成形后壁板构件的变形情况、残余应力和力学性能分布情
4、步骤s200、根据成形后壁板构件的变形情况，重构加筋壁板有限元模型，并建立加筋壁板的压缩承载仿真模型；
5、步骤s300、将成形后壁板构件的残余应力和力学性能分布情况的仿真计算值作为初始条件导入加筋壁板的压缩承载仿真模型中；
6、步骤s400、对加筋壁板的压缩承载仿真模型进行非线性屈曲分析，获得计算结果文件；
7、步骤s500、从计算结果文件中提取载荷及位移计算结果，获得载荷施加点在非线性屈曲分析过程中的载荷-位移曲线，进而获得整体成形加筋壁板的压缩承载性能。
8、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
9、1、本方法首先对加筋壁板进行整体成形仿真模拟，再根据成形后壁板构件的变形情况，建立加筋壁板的压缩承载仿真模型，并将成形后壁板构件的残余应力和力学性能分布情况的仿真计算值作为初始条件导入加筋壁板的压缩承载仿真模型中，最后对压缩承载仿真模型进行分析，获得预测结果。全面考虑了加筋壁板采用整体成形工艺后的材料残余应力、实际变形以及性能不均匀对后续结构承载能力的影响，从而提高了整体成形加筋壁板的压缩承载性能的预测精度；
10、2、本方法通过建立加筋壁板的“整体成形-压缩承载”联合仿真模型，可以通过有限元仿真方法直接预测加筋壁板的成型效果和承载能力，极大程度地节约了物理实验成本；
11、3、本专利技术可以对比不同结构的加筋壁板的整体成形方案和承载能力，为加筋壁板的结构优化设计提供了理论依据，对提高设计效率、缩短设计周期具有重要意义。
12、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，在步骤s100中，基于有限元仿真软件对加筋壁板进行整体成形仿真模拟，所述的整体成形仿真模拟为时效成形仿真模拟。
13、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，步骤s100包括如下步骤：
14、步骤s110、建立加筋壁板的时效成形有限元模型；
15、步骤s120、根据步骤s110的时效成形有限元模型，结合铝合金的时效成形宏微观本构模型进行加筋壁板的时效成形全过程仿真模拟，获得成形后加筋壁板的回弹及屈服强度分布情况；
16、步骤s130、根据步骤s120中的成形后加筋壁板的回弹及屈服强度分布情况，提取成形后加筋壁板模型节点的位移、应力状态和力学性能特征值，并导出文件，以获得成形后壁板构件的变形情况、残余应力和力学性能分布情况的仿真计算值。
17、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，在步骤s120中，铝合金的时效成形宏微观本构模型为可以描述铝合金材料在时效成形过程中的非弹性变形和屈服强度随时间演变的数学模型。
18、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，在步骤s120中，加筋壁板的时效成形全过程仿真模拟包括加筋壁板的加载、升温、保温、降温和卸载阶段，以及所需的关键成形工艺参数。
19、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，步骤s200包括如下步骤：
20、步骤s210、将步骤s130中的成形后加筋壁板模型节点的位移与成形前节点的坐标值相加，获得成形后加筋壁板的节点坐标值；
21、步骤s220、将步骤s210中获得的成形后加筋壁板的节点坐标值重新导入有限元软件中，重构加筋壁板有限元模型，获得用于压缩承载仿真的加筋曲板模型；
22、步骤s230、设置压缩承载仿真的边界条件，建立加筋壁板的压缩承载仿真模型。
23、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，步骤s230中，设置压缩承载仿真的边界条件包括如下步骤：加筋壁板一端做全位移约束，另一端约束除了加载方向外的位移，并施加位移加载条件。
24、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，在步骤s300中，通过用户子程序将成形后壁板构件的残余应力和力学性能分布的预测结果作为初始条件重新导入加筋壁板压缩承载仿真模型中，所述的子程序具有根据力学性能特征值构建对应应力应变关系的功能，可以将统一的ec值和n值，以及对应节点的力学性能特征值代入ramberg-osgood公式，以构建应力应变关系。
25、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，步骤s400包括如下步骤：
26、步骤s410、进行线性屈曲求解，获得成形后加筋壁板的前几阶屈曲模态；
27、步骤s420、取步骤s410中模态的位移场乘以缺陷系数后作为初始扰动引入压缩承载仿真模型中；
28、步骤s430、对成形后加筋壁板模型进行非线性屈曲分析，获得计算结果文件。
29、上述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，步骤s500包括如下步骤：
30、步骤s510、提取加载点的载荷和位移数据，绘制加载点的载荷-位移曲线，获得时效成形加筋壁板的极限载荷；
31、步骤s520、提取时效成形加筋壁板考核区特征位置的载荷和应变数据，绘制考核区特征位置的载荷-应变曲线，获得时效成形加筋壁板的屈曲特性和破坏过程。
32、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤S100中，基于有限元仿真软件对加筋壁板进行整体成形仿真模拟，所述的整体成形仿真模拟为时效成形仿真模拟。
3.根据权利要求2所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，步骤S100包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤S120中，铝合金的时效成形宏微观本构模型为可以描述铝合金材料在时效成形过程中的非弹性变形和屈服强度随时间演变的数学模型。
5.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤S120中，加筋壁板的时效成形全过程仿真模拟包括加筋壁板的加载、升温、保温、降温和卸载阶段，以及所需的关键成形工艺参数。
6.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，步骤S200包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的整体成形加筋壁板
8.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤S300中，通过用户子程序将成形后壁板构件的残余应力和力学性能分布的预测结果作为初始条件重新导入加筋壁板压缩承载仿真模型中，所述的子程序具有根据力学性能特征值构建对应应力应变关系的功能，将统一的Ec值和n值，以及对应节点的力学性能特征值代入Ramberg-Osgood公式，以构建应力应变关系。
9.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，步骤S400包括如下步骤：
10.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，步骤S500包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤s100中，基于有限元仿真软件对加筋壁板进行整体成形仿真模拟，所述的整体成形仿真模拟为时效成形仿真模拟。
3.根据权利要求2所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，步骤s100包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤s120中，铝合金的时效成形宏微观本构模型为可以描述铝合金材料在时效成形过程中的非弹性变形和屈服强度随时间演变的数学模型。
5.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预测方法，其特征在于，在步骤s120中，加筋壁板的时效成形全过程仿真模拟包括加筋壁板的加载、升温、保温、降温和卸载阶段，以及所需的关键成形工艺参数。
6.根据权利要求3所述的整体成形加筋壁板的压缩承载性能预...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐凌志，童璨瑜，杜娟，王玉，
申请(专利权)人：中航通飞华南飞机工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。