偏心梁結(jié)構(gòu)的有限元分析與試驗驗證

譚一鳴 鐘濤 羅樹東（中航飛機股份有限公司研發(fā)中心，陜西 漢中，723000）

偏心梁結(jié)構(gòu)的有限元分析與試驗驗證

譚一鳴 鐘濤 羅樹東
（中航飛機股份有限公司研發(fā)中心，陜西 漢中，723000）

本文運用有限元商業(yè)軟件MSC.Nastran有限元建模對中性軸的偏置設(shè)置，對比分析了飛機氣密側(cè)墻結(jié)構(gòu)靜強度，并與試驗測量結(jié)果進行比較，給出了一定參考價值的相關(guān)結(jié)論。

偏心梁元；有限元；剛度矩陣；試驗

現(xiàn)階段，飛機結(jié)構(gòu)多數(shù)為蒙皮骨架式結(jié)構(gòu)，根據(jù)各構(gòu)件的受力特點以及載荷作用方式，在有限元的計算分析中，常把蒙皮取為板元，把桁條、梁取為梁元，因而出現(xiàn)如圖1所示的板元和梁元的組合，通常板元的節(jié)點取在中面上，梁元的節(jié)點取在與梁元的剪切中心線重合的中性軸上，這樣構(gòu)造的有限元模型與真實結(jié)構(gòu)存在一定的差異。板梁單元組合時就出現(xiàn)了節(jié)點偏心問題，使得位移不協(xié)調(diào)。由于單元剛度矩陣都是在各自節(jié)點上建立，所以在形成總剛度矩陣時，需考慮偏心矩的影響。

在工程計算中，估算梁的彎矩對面內(nèi)的影響有兩種不同的處理方法，一種為雜交梁元，另一種為偏心梁元。前者特點為梁元剖面慣性矩是根據(jù)梁元加上有效寬度的腹板的組合剖面求出，由于有效寬度參數(shù)需要單獨進行多次手工計算，從而增加了分析計算的時間。后者的特點為梁元剖面慣性矩是對本身的形心計算的，而單元的節(jié)點不在梁的形心軸上。

本文闡述了MSC.Nastran對梁有限元建模中，復(fù)雜梁元（CBEAM）的空間位置、坐標(biāo)系、中心軸和剖面參考點的關(guān)系和偏心設(shè)置，以及在有限元中應(yīng)注意的問題，最后通過實例對偏心梁結(jié)構(gòu)與非偏心梁結(jié)構(gòu)進行計算，并與試驗測量結(jié)果進行比較。……