张建刚

航空工业第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089

结构强度专业需要将气动载荷准确施加在结构有限元模型上作为输入，以进行下一步的设计，这是工程实践中一项重要而繁琐的工作。而目前结构强度专业使用的软件还不具备此功能。为了提高计算精度、节约人力资源，需要对气动载荷在有限元节点上加载的问题进行专门的研究。

气动弹性专业计算中有类似的问题，气弹计算每一迭代步需要将气动载荷施加在结构节点上，通常的做法是在气动网格上直接积分，形成气动载荷的集中力，然后用样条插值矩阵将该集中气动力变换为结构网格点上的等效值[1～3]。等效值计算利用的是虚功原理，国内结构强度专业常采用“多点排”的算法[4]，以应变能最小和静力等效作为约束条件，将气动载荷分配到若干个有限元节点上。王专利[5]、徐建新[6]等利用该方法计算得到了翼面结构的有限元节点载荷。高尚君[7]等在该方法的基础上，利用基于弹簧—悬臂梁模型最小变形能的分配方法，解决了多点排方法中气动点与部分有限元点重合而导致的难以求解的问题。以上方法均是首先在气动网格上积分得到集中力，然后再等效到有限元网格上。这些方法虽然可以有效解决工程中的一些问题，但仍有需改进之处。这是由于气动网格和结构有限元网格的边界通常是有差异的，直接在气动网格上积分求得集中力的方法可能会造成气动载荷的跨区域传递。……