民用飛機有限元模型拼接與修改技術(shù)探討

摘 要：在民用飛機強度設(shè)計中，有限元模型發(fā)揮著重要作用，但由于其涉及的結(jié)構(gòu)眾多，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的分工不同，將其分解為若干個部段，而發(fā)展針對各個部段設(shè)計的有限元模型的拼接和修改技術(shù)很有必要；合理的模型拼接和修改技術(shù)，不僅可以提高整體模型的可靠性，亦可大大提高工作效率。

關(guān)鍵詞：有限元模型 模型拼接 模型管控

中圖分類號：V214.1文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0071-01

在民用飛機強度設(shè)計中，全機級有限元模型往往會分為若干個部段，由各個部段負責人對其進行把控，由指定專業(yè)負責模型的拼接與修改；大至全機級，小至部段級，模型的分工合作均較為頻繁，因此發(fā)展合理的、高效的模型拼接與修改技術(shù)很有必要。

1 傳統(tǒng)做法介紹

傳統(tǒng)的做法為人工在有限元軟件MSC.PATRAN中將需要拆分的有限元模型手工建立組進行分解，然后分發(fā)給相關(guān)模型負責人；相關(guān)模型負責人通過直接修改bdf或者在相關(guān)的軟件中修改，這樣做的優(yōu)點是模型修改全部在人為把控之下，對修改過程及修改結(jié)果了解比較詳細，缺點是效率低，一些人為錯誤難以檢查發(fā)現(xiàn)；同樣模型拼接過程亦可使用軟件或者手動進行，然而由于工作人員的不同，其效率及可靠性亦無法保障，缺點顯而易見。

2 改善做法介紹

鑒于人工拼接與修改模型中存在的誤差及效率問題，編寫相應的程序，將模型拼接、修改通過程序來實現(xiàn)，同時制定關(guān)于模型修改及提交的的配套文件；這樣做在減少由于人工失誤導致的工作反復或錯誤及提高工作效率的同時，亦可對模型的可靠性提供保障。下面針對模型的修改，拼接，流程管控分別介紹。

2.1 模型修改技術(shù)探討

對于一個模型的修改，由于面對的人員水平參差不齊，有的人習慣于在軟件中手動修改，有的人習慣于在文本文件中修改，有的人習慣于編寫相應的小程序自動生成模型文件，然而無論哪種修改方式，存在的一個問題均是模型的可靠性及統(tǒng)一性；本文在總結(jié)傳統(tǒng)修改方式的基礎(chǔ)上，提出針對飛機不同結(jié)構(gòu)的不同修改方式：

對于較為簡單清晰的結(jié)構(gòu)，建議通過編寫參數(shù)化建模程序，自動化實現(xiàn)，這樣做的優(yōu)點可減輕工作反復，并且對修改過程較為容易記錄；

對于一般的結(jié)構(gòu)，可直接修改bdf，但需要將修改前的內(nèi)容，修改后的內(nèi)容在文件中進行記錄，并用$注釋，優(yōu)點是易上手；

對于較為復雜的結(jié)構(gòu)，可在MSC.PATRAN中進行修改，保證最終修改的內(nèi)容為正確的，并將過程記錄文件保存為*.ses文件以提交，優(yōu)點是對過程及結(jié)果的把控較為清晰。

通過以上幾種修改方式的比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，模型的修改重點不僅僅是模型修改后的最終結(jié)果，對于修改的過程控制亦很重要，因為往往一個錯誤的修改較難發(fā)現(xiàn)，而過程記錄往往提供了一個很好的檢查途徑。綜上，本文提出通過保存*.ses的做法進行模型修改，這樣更易于把控。

2.2 模型拼接技術(shù)探討

傳統(tǒng)的做法為收集需要拼接的模型，在相應的軟件中手動有規(guī)律的尋找拼接節(jié)點，進而將模型共用的節(jié)點注釋掉，往往這種做法需要一定的工作積累且建立在模型修改較少的前提下，且在各段模型拼接區(qū)域不盡一致時，易產(chǎn)生工作的反復或錯誤。而本文提出另一種做法。

在模型修改之前，將模型的分工協(xié)調(diào)位置確認，便于后續(xù)模型拼接；

在模型修改過程中，對于各個子模型需要協(xié)調(diào)的位置實時動態(tài)的響應協(xié)調(diào)更改；

在模型修改完畢后，對于各個子模型分段進行檢查，確保每一個輸入的合理及正確；

編寫相應的模型拼接程序，自動化實現(xiàn)模型共節(jié)點的尋找，同時編寫相應的模型拼接程序，自動化實現(xiàn)模型拼接。

通過傳統(tǒng)與改進的模型拼接技術(shù)探討，不難發(fā)現(xiàn)，合理的流程及自動化的運用可應付反復的模型拼接工作，在提高工作效率的同時，亦加強了模型的可靠性管控。

2.3 模型管控流程探究

通過前兩點，我們不難發(fā)現(xiàn)，無論是模型的修改，還是模型的拼接，自動化往往不能代替所有工作，因此一個較優(yōu)的工作流程，對于一個項目的管控很有必要。本文在總結(jié)傳統(tǒng)做法的基礎(chǔ)上，提出一種改進的工作流程管理方法：

全機級模型修改前，形成頂層模型修改要求，規(guī)定模型修改的各個總的要求，包括修改方法，界面制定，提交形式，過程記錄，建模方法一致性等，從而啟動子模型修改；

子模型修改前，對于子模型的修改形成按子模型劃分的模型修改頂層修改要求，包括在頂層文件的指導下，對于模型修改的過程控制，對模型修改的檢查要求等；

子模型修改完畢匯總，首先需要對各個子模型進行一個初步拼接，對于有問題的子模型，及時返回修改，并將容易犯錯的，與頂層文件不一致的地方，形成備忘錄，避免后續(xù)繼續(xù)犯錯；

模型最終拼接組裝，建議短期專人專管，長期制度化管理，對所有子模型的界面一致性，統(tǒng)一性，與頂層文件的一致性進行把控，試算，反復迭代等。

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)做法較為松散，對人員的依賴性比較強，而改進的做法，形成了制度，規(guī)定，流程，自動程序等，對于工作的傳承與交接等有較大的好處。

3 結(jié)語

在民用飛機團隊分工細化與合作日益加劇的今天，合理的工作流程，配套程序，技術(shù)積累與總結(jié)等，是對于較為松散的傳統(tǒng)方式大大改進；其在提高工作效率和可靠性的基礎(chǔ)上，對于技術(shù)經(jīng)驗等的傳承與積累也起到很好的作用。

參考文獻

[1]楊劍，張璞，陳火紅.新編MD Nastran有限元實例教程[M].機械工業(yè)出版社，2008.