贾大伟-Abaqus子模型法在吊挂结构设计中的应用.pdfVIP

Abaqus 子模型法在吊挂结构分析中的应用 贾大伟, 俞麒峰 上海飞机设计研究院 摘要: 吊挂是飞机设计的难点之一，它是连接发动机和机翼的部件，关键程度可想而知。本文利 用 Abaqus 软件的子模型功能对吊挂零件进行分析，并用于指导零件的设计。子模型法大大提高 了工作的效率，并且提高了关心部位零件分析的精度。 关键词: 吊挂，Abaqus，子模型，有限元 1. 简介 吊挂位于发动机和机翼之间，它的主要功能是悬挂发动机、传递发动机载荷、提供发动机至 飞机的各系统通路，并保证光滑气动外形。吊挂直接悬挂发动机，直接承担发动机上的所有载荷， 每次飞行均处于强机械振动、高温、强声振动环境中，工作环境恶劣；吊挂本身的设计空间比较 狭小、紧凑，而发动机至机翼的所有系统也均需通过吊挂。这些因素的综合作用，使得吊挂设计 成为全机设计的难点之一，吊挂设计水平的高低直接影响全机的安全性和舒适性。 工程中很多问题的模型都比较大，而关心的部位只是模型中的一部分，这些部分的边界复杂， 一般的方法来分析这些部分模型有两条路。其一，是将这部分模型提取出来，建立相对合适的边 界条件，这样就会产生分析准确度和精度的问题；其二，是将模型融入整体模型进行整体分析， 但这样就会带来计算量问题。Abaqus 子模型功能很好地解决了这个问题，它能精准地提取关心 部位的边界，将关心部位从整体模型中提取出来，进而进行进一步更加准确的分析。 吊挂是全机的关键部件，用子模型功能准确地分析它的零件显得至关重要。 2. 吊挂结构简介 吊挂在全机的位置如图 1 所示。吊挂包括中央盒段、BIFI 结构、上部整流罩、后缘四部分。 其中中央盒段是主要的承力结构，其余为辅助结构。 吊挂中央盒段与机翼通过6 个点相连接。中央盒段与机翼的连接零件是上连杆，两个中接头， 两个侧向连杆，斜撑杆。中央盒段通过发动机前、后安装节与发动机连接。 中央盒段主要包括框、缘条、壁板、接头、连杆 5 种类型零件。 图 1. 翼吊发动机吊挂位置 3 中央盒段有限元建模 中央盒段零件主要采用三种类型的网格来划分，如表 1 所示。根据零件的几何特征不同，将 各零件通过 CAD 软件导入 Abaqus 中。各零件通过紧固件连接在一起。吊挂通过六个连接点和 机翼连接在一起，这些连接通过 Abaqus 的连接体单元实现。发动机简化为一个质量点，通过刚 性连接连接到吊挂的前后安装节和发动机推理杆上。模型如图 2 所示。图 2 是在 Mesh 模块中显 示的，在此模块下，中央盒段和机翼、发动机的连接不可见。 表 1. 中央盒段零件模拟网格单元类型 序号 零件名称 单元类型 序号 零件名称 单元类型 前安装节框 1 体单元 14 底梁左前缘条 壳单元 （1 号框） 2 2 号框 体单元 15 底梁右前缘条 壳单元 3 3 号框 体单元 16 下接头 壳单元 4 4 号框 体单元 17 上壁板 壳单元 5 5 号框 体单元 18 左壁板 壳单元 后安装节框 6 体单元 19 右壁板 壳单元 （6 号框） 7 7 号框 体单元 20 右壁板口盖框