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Abaqus軟件在飛機(jī)機(jī)翼仿真分析中的應(yīng)用
機(jī)翼大致由蒙皮、翼肋、翼梁和墻、長珩等組成。機(jī)翼主體受到氣動載荷、慣性載荷以及各連接點(diǎn)傳來的集中載荷等類型的載荷。
Abaqus軟件具有強(qiáng)大的接觸分析功能，對飛機(jī)結(jié)構(gòu)的連接件——中外翼對接帶板處的應(yīng)力分布進(jìn)行了計算分析。從后面的應(yīng)力分布情況來看，計算結(jié)果非常合理，有限元計算的應(yīng)力水平可用于疲勞壽命分析。而且，Abaqus對于高度飛翔性具有非常高的計算效率和健壯性。
中外翼對接帶板分析
某型飛機(jī)的中外翼對接帶板屬于疲勞薄弱部位，為對該部位的疲勞壽命作出合理的估算，需對該部位的應(yīng)力分布進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。利用Abaqus軟件的接觸分析功能對中外翼對接帶板的細(xì)節(jié)應(yīng)力進(jìn)行了計算，給出了有限元的計算結(jié)果。
在進(jìn)行接觸分析時，接觸區(qū)域的單元應(yīng)選擇一階減縮積分單元或選擇二階的C3D10M單元，因此對于分析中重點(diǎn)關(guān)心的零件1和零件2的接觸區(qū)（包括連接螺栓）選擇的單元類型為C3D8R，其它部位選擇的單元為C3D4，共有單元207531個，其中C3D8R單元有26054個，C3D4單元有181477個。
以上模型中包含100多個接觸對 ，因此對軟件的收斂性和健壯性提出非常高的要求。另外，計算效率也是關(guān)心的重點(diǎn)。該模型在P4-3.2G×2CPU，4G內(nèi)存的計算機(jī)上運(yùn)了12422s，因此Abaqus具有非常高的計算效率。
由于計算的目的是為了摸清疲勞薄弱部位的應(yīng)力水平，進(jìn)而能夠合理地估算出薄弱部位的疲勞壽命。中外翼對接帶板的受力形式是單向拉伸的，由于疲勞破壞的形式基本都是拉伸破壞的，因而只關(guān)心有限元計算結(jié)果中沿受力方向的拉應(yīng)力。下圖分別給出了外翼帶板和中央翼帶板的拉應(yīng)力分布情況。從應(yīng)力的分布圖上可以看出：孔邊的拉應(yīng)力至大，外翼帶板處的至大拉應(yīng)力為449MPa，中央翼帶板處的至大拉應(yīng)力為400MPa。
對于飛機(jī)結(jié)構(gòu)來說，其連接件的形式較多，為了能夠準(zhǔn)確地估算出飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接件的疲勞壽命，需要準(zhǔn)確地計算出連接部位的細(xì)節(jié)應(yīng)力。
縫翼滑軌模型裝配件分析
飛機(jī)的前緣縫翼是民用客機(jī)、大型飛機(jī)常用的增升活動面，是通過滑軌在滑輪組架中的運(yùn)動來改變機(jī)翼的翼型，以達(dá)到增加升力的目的。滑軌在滑輪組架中的運(yùn)動就是一個典型的接觸問題。
滑輪組架內(nèi)在每根滑軌的安裝位置沿滑軌法向和側(cè)向各布置了兩組滾輪。當(dāng)縫翼翼面上的載荷傳到滑軌上時，滑軌受力變形，其上下表面就會有滾輪與滑軌表面發(fā)生接觸，從而限制滑軌的法向運(yùn)動；其左右兩側(cè)也會有滾輪與滑軌腹板表面發(fā)生接觸，從而限制滑軌的側(cè)向運(yùn)動。
在結(jié)構(gòu)受載過程中，究竟是哪一個或哪些滾輪與滑軌發(fā)生接觸，從而為其提供邊界約束就是邊界非線性有限元分析所要考慮的主要問題。
可以運(yùn)用Abaqus提供的梁單元、桿單元、殼單元、三維實(shí)體單元對機(jī)翼進(jìn)行靜力分析、動力響應(yīng)分析（模態(tài)、顫振、抖振等）、失穩(wěn)分析、損傷容限分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。對機(jī)翼和機(jī)身的連接部件、機(jī)翼的固定件還可以運(yùn)用Abaqus的非線性功能進(jìn)行塑性和接觸等非線性分析。
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