复合材料结构件全局-局部模型虚拟测试技术研究

发布时间：2020-09-30 20:21

　　复合材料被广泛应用于航空航天等工程领域,以往的复合材料结构件分析中存在很少考虑局部不确定性、缺乏局部模型验证、数据库不完善等不足,因此针对以上问题采用全局-局部(global-local)模型分析、模型验证与确认(VerificationValidation,VV)和模型信息表达与提取方法这三大虚拟测试(Virtual Test)核心技术进行复合材料结构件的自动化模块化分析。本文首先对全局-局部模型分析、模型验证与确认及模型信息表达与提取的原理和方法进行分析,并基于原理、方法以及结构件力学特性建立了全局-局部虚拟测试系统总体框架。在全局-局部分析部分,以全局-局部为核心,对已通过NURBS建模得到的CAD初始设计模型进行处理。分别构造全局-局部的材料和几何模型:基于NURBS基函数构造自定义单元,对曲面进行结构化面片分割并划分结构网格;建立等效体积单元,求解纤维体积分数及进行宏观刚度预测。对加筋板有限元模型进行屈曲稳定性分析,实现基于材料和几何的结构件全局-局部自动化构造及屈曲分析。在模型验证和确认部分,将优化思想与元模型相结合,建立加筋板模型验证与确认的概念模型、数值模型以及验证模型,以基于全局近似响应面(Response surface method,RSM)的全局逼近函数作为元模型,建立数值模型,在满足载荷要求的前提下,通过设计意图和参数验证的结合,实现基于三级模型的全局-局部模型验证自动化实现方法的建立。在模型信息表达与提取部分,本文建立了一种基于特征的复合材料结构件模型表达方法和相似性检索方法来解决模型库信息不全面导致分析成本高的问题。表达复材结构件的行为、结构和功能信息并检索;针对模型特征建立相应的模型相似性检索方法,实现对信息表达与提取模型的表达和检索。最后,基于对全局-局部模型分析、模型验证与确认及模型信息表达与提取的研究开发了复合材料结构件全局-局部模型虚拟测试系统,对复合材料结构件进行建模和分析,实现各功能模块之间的集成。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33
【部分图文】：

筋条,加筋板,形式,全局

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文筋板等。图 1-1 为加筋板及常见筋条形式。合材料在飞机等工程中的实际应用，本文将基于全局-局部的虚过程作为主要研究内容。首先利用全局-局部模型分析技术建立（Isogeometry analysis, IGA）为基础的复合材料结构件全局-局方法；其次，研究目标及约束参数与设计变量之间的关系，利技术建立一种基于 metamodel（元模型）的全局-局部模型验证利用模型信息表达与提取技术，建立结构件模型信息表达和相时开发复合材料结构件全局-局部虚拟测试系统平台，建立完善撑系统，实现模型分析、模型验证与确认以及模型信息表达与

虚拟测试系统,多尺度模型,凤阳,对复合

图 1-2 多尺度模型分析策略合材料虚拟测试系统方面的研究也取得了一定进 CFRP 制件为对象的 CAD/CAE 一体化导向模板，键技术的系统框架[11]；丁金涛开发了集成加筋板的系统软件平台，并对各部分技术模块建立相关等人开发了以复材结构件为对象的通用知识库平台入，以建立后模型为输出[13]；周兵等人基于 ETAnk 环境，开发了虚拟发动机车辆闭环系统，可进行外已经建立的复合材料结构件虚拟测试系统平台。

复合材料结构件,模型分析,软件平台

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文图 1-2 多尺度模型分析策略对复合材料虚拟测试系统方面的研究也取得了一定进展，幅面 CFRP 制件为对象的 CAD/CAE 一体化导向模板，并建面关键技术的系统框架[11]；丁金涛开发了集成加筋板工程试验的系统软件平台，并对各部分技术模块建立相关算法义等人开发了以复材结构件为对象的通用知识库平台，以为输入，以建立后模型为输出[13]；周兵等人基于 ETAS Imulink 环境，开发了虚拟发动机车辆闭环系统，可进行故障为国外已经建立的复合材料结构件虚拟测试系统平台。

【参考文献】