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基于递归有限元仿真的机载设备疲劳寿命预测

2021-10-15向华平陈腾飞

兵器装备工程学报 2021年9期
关键词:有限元振动区域

向华平,陈腾飞

(南京电子技术研究所, 南京 210039)

1 引言

机载设备是指对飞机飞行中的各种信息、指令和操纵进行测量、处理、传递、显示和控制的设备。飞机在飞行过程中会把振动、冲击、过载等力学载荷传递给机载设备,因此,机载设备所处力学环境往往比较恶劣。与此同时,为确保飞机良好的机动性、经济性和作战半径,往往对机载设备的质量提出非常苛刻的要求。这样一来,有限的结构质量必须用到刀刃上,在确保机载设备在轻量化的前提下,需要更精细化的开展强度设计。

机载设备的结构骨架往往采用铸造、锻造或焊接一体的形式,其目的是保证结构应力传递的连续性,减少中间连接环节引起的应力集中。对于应力梯度变化较大的区域,通常采用变截面厚度或加强筋的形式,但这样会导致结构的拓扑形式复杂[1]。面对复杂的结构拓扑形式,对其进行动力学仿真或疲劳寿命预测[2],仿真过程中的网格数量庞大,划分难度急剧增加,难以全面顾及所有的应力关注区域,造成结构应力解偏离真实值,进而影响结构疲劳寿命预测结果的准确性[3]。

鉴于此背景,本研究基于递归思想,先用较为粗略的网格获取系统的位移与应力解,通过应力解判定结构危险区域,将危险区域作为局部分析对象对其进行网格细分。通过将整体模型的位移边界映射局部详细模型的边界,再次进行精细化仿真,从而得到准确的应力解,实现更为合理的疲劳寿命预测。……

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