梁框三維實體單元與板殼單元的組合建模研究

（中航飛機股份有限公司研發中心，陜西 西安， 710089）

梁框三維實體單元與板殼單元的組合建模研究

梁榮娜 趙 璽

（中航飛機股份有限公司研發中心，陜西 西安， 710089）

在Patran全機有限元模型中將梁框的分析部位離散為三維實體單元，其余部分離散為板殼單元，這兩種單元采用幾種不同的方式連接。在全機有限元模型中施加109種疲勞載荷工況分析計算，提取出梁框分析部位的計算結果組成疲勞應力譜，并將疲勞應力譜轉化為R=－1的等效應力譜，采用Miner累積損傷理論估計出分析部位的疲勞壽命，比較不同連接方式對疲勞壽命的影響。結果表明梁框三維實體單元與板殼單元的連接方式不同對各工況的疲勞應力值影響較小，對分析部位的疲勞壽命影響較大。

板殼單元，三維實體元，單元連接，疲勞壽命

在飛機有限元模型中，通常采用板殼單元進行分析計算，一般情況下可以滿足分析要求。但飛機上有很多結構復雜易損傷且整個壽命期內不能更換的重要受力零件,如飛機機翼梁框等，板殼單元就不能準確估算出損傷部位的應力及疲勞壽命。通常分析這類零件是把分析部位提取出，建立細節三維實體模型或者根據分析要求在全機有限元模型中建立分析部位的細節三維實體模型。單獨建立細節三維實體模型工作量大，耗時較長，而在全機有限元模型中建立分析部位的細節三維實體模型可以省去邊界提取及約束和載荷的施加，能較多的減少工作量，但該方法需要考慮三維實體單元和板殼單元的連接，因此三維實體單元和板殼單元的連接方法對應力及疲勞壽命的影響值得研究。……