基于Patran二次开发的飞机尾翼有限元建模方法
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上述 ３种开 发方法 的特 点对 比见 表 １ ， 可知， 以 Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ为平 台 的有 限元 建 模 工 具 优 点 突 出 ， 能较 好
案 同 时进行 强度 评估 ， 其 工作量 非常 巨大 ． 在总体 布 局 方案 确定 后 ， 结构 参 数 的 调 整也 是 不 断 个 反 复和
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｂ ｕｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ．Ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ
基于 Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ二 次 开 发 的飞机 尾 翼 有 限元 建 模 方 法
张 磊
（ 中航工业第一飞机设计研 究院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：分析 几种 有限 元建模 的 方法和 平 台的优 缺 点 ， 用Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ的 Ｐ Ｃ Ｌ通 过 增设 特 定 的命 令和 窗体 等 开发 飞机尾 翼 建模模 块 ， 并集成 材料特 性模 块 ， 形成 一套 由总 体布 局 的 几何 信 息 直接 生成 ， 可进 行 应 力分析 的有 限元 建模 系统． 关键词 ： Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ；二 次开发 ； 有 限元 建模
建模 工具 中手 动完 成． 对 大 型飞机 进行 强度分 析 时 ， 该 方法 已 不 能 为结 构 及 时 提 供 可 靠 的强 度 分 析 结
论， 也不 能 为结构 设 计 提 出指导 性 意 见 ． 因此 ， 需 要
开发 方 式 数 据 输 入 量 可视 化 兼 容性 开发 难 度 Ｃ Ａ Ｔ 【 Ａ
第２ ２卷 增 刊 １
２ ０ １ ３年 ５月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓ ｕ ｐ ｐ １ ． Hale Waihona Puke Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ － ０ ２ ４ ０ － ０ ３
表 １ ３种 开 发 方 法 的 特 点 对 比
Ｔ ａ ｂ ． １ Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ
传 统 建模 方 法一 般 是 在 Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ， Ｍａ ｒ ｃ等 有 限元
０ 引 言
飞 机 在设 计 阶 段通 常 有 多个 方 案 ， 而 对 多个 方
通常 采用 的 自动化建 模方 法有 以下 ３种 ：
（ １ ） 以Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ为 平 台 ， 采用 二次 开发 ， 直接 读 取 相关 几何 数 据 和 材 料 数 据 建 模 ； （ ２） 以Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ有 限 元 工具 为平 台 ， 采用 Ｐ Ｃ Ｌ建 立有 限元 模 型 ； （ ３ ） 采 用 Ｆ Ｏ Ｒ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ语 言建 立模 型 ．
更 新 的过 程． 手 工修 改 有 限元 模 型 已经 不 能 满 足强
度分 析 的要求 ， 需要 对传 统 的建模 方法进 行 改进 ．
１ 建 模 方 法及 开发 平 台
１ ． １ 对 比分析
地 与现有 的飞 机设 计 流程 融 合 ， 且 强 度 设 计 人员 无须 重新 学 习其他 软件 ， 能很 快掌 握该方 法 ．
中图分 类 号 ：Ｖ ２ １ ４ ． １ ｌ 文献 标 志码 ：Ｂ
Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｎｎ ａ ｇ ｅ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ
少
少
好
好
好
好
大
一般
开发新 的工 具 ， 自动完 成有 限元 建模 工作 ．
ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ；ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ；ｆ ｉｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ
ＺＨＡＮＧ Ｌ ｅ ｉ
（ Ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ Ｖ Ｉ Ｃ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｂ ｕｉ ｌ ｄｉ ｎ ｇ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｄ． Ｔ ｈｅ ＰＣＬ ｉ ｎ Ｐａ ｔ ｒ ａ ｎ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｙ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ，ａ ｆ ｅ ｗ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ ａ ｒ ｅ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔ ｈ ｅ
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摘 要 ：分析 几种 有限 元建模 的 方法和 平 台的优 缺 点 ， 用Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ的 Ｐ Ｃ Ｌ通 过 增设 特 定 的命 令和 窗体 等 开发 飞机尾 翼 建模模 块 ， 并集成 材料特 性模 块 ， 形成 一套 由总 体布 局 的 几何 信 息 直接 生成 ， 可进 行 应 力分析 的有 限元 建模 系统． 关键词 ： Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ；二 次开发 ； 有 限元 建模
建模 工具 中手 动完 成． 对 大 型飞机 进行 强度分 析 时 ， 该 方法 已 不 能 为结 构 及 时 提 供 可 靠 的强 度 分 析 结
论， 也不 能 为结构 设 计 提 出指导 性 意 见 ． 因此 ， 需 要
开发 方 式 数 据 输 入 量 可视 化 兼 容性 开发 难 度 Ｃ Ａ Ｔ 【 Ａ
第２ ２卷 增 刊 １
２ ０ １ ３年 ５月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓ ｕ ｐ ｐ １ ． Hale Waihona Puke Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ － ０ ２ ４ ０ － ０ ３
表 １ ３种 开 发 方 法 的 特 点 对 比
Ｔ ａ ｂ ． １ Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ
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飞 机 在设 计 阶 段通 常 有 多个 方 案 ， 而 对 多个 方
通常 采用 的 自动化建 模方 法有 以下 ３种 ：
（ １ ） 以Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ为 平 台 ， 采用 二次 开发 ， 直接 读 取 相关 几何 数 据 和 材 料 数 据 建 模 ； （ ２） 以Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ有 限 元 工具 为平 台 ， 采用 Ｐ Ｃ Ｌ建 立有 限元 模 型 ； （ ３ ） 采 用 Ｆ Ｏ Ｒ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ语 言建 立模 型 ．
更 新 的过 程． 手 工修 改 有 限元 模 型 已经 不 能 满 足强
度分 析 的要求 ， 需要 对传 统 的建模 方法进 行 改进 ．
１ 建 模 方 法及 开发 平 台
１ ． １ 对 比分析
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一般
开发新 的工 具 ， 自动完 成有 限元 建模 工作 ．
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（ Ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ Ｖ Ｉ Ｃ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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