静强度校核方法和装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 107977488 A(43)申请公布日 2018.05.01

(21)申请号 201711086272.8(22)申请日 2017.11.07

(71)申请人 西安合科软件有限公司

地址 710075 陕西省西安市高新区高新一

路25号创新大厦N202室(72)发明人 牟全臣　任如飞　白绍鹏　姚立民　(74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限

责任公司 11240

代理人 赵囡囡(51)Int.Cl.

G06F 17/50(2006.01)

权利要求书2页 说明书8页 附图3页

(54)发明名称

静强度校核方法和装置(57)摘要

本发明公开了一种静强度校核方法和装置。其中，该方法包括：根据待校核飞机的结构构建与所述结构对应的组成单元，其中，所述组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素；获取每个所述组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，所述校核参数用于表征需要所述待校核飞机达到的预设指标；根据确定每个所述组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个所述组成要素的强度裕度，所述强度裕度用于表征所述组成要素是否满足所述预设指标。本发明解决了现有技术中人工对飞机进行重点部位或严重工况下的静强度校核，导致校核不全面的技术问题。CN 107977488 ACN 107977488 A

权　利　要　求　书

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1.一种静强度校核方法，其特征在于，包括：

根据待校核飞机的结构构建与所述结构对应的组成单元，其中，所述组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素；

获取每个所述组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，所述校核参数用于表征需要所述待校核飞机达到的预设指标；

根据确定每个所述组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个所述组成要素的强度裕度，所述强度裕度用于表征所述组成要素是否满足所述预设指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据待校核飞机的结构获取与所述结构对应的组成单元，包括：

获取所述待校核飞机的广义模型；将所述广义模型中的当量进行拆分，得到所述待校核飞机的组成要素；将同类型的组成要素进行合并，得到所述飞机的组成单元。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取与每个所述组成要素对应的校核参数，包括：

获取每个所述组成要素的预设指标；

根据所述预设指标确定每个所述组成要素的校核参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据确定每个所述组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个所述组成要素的强度裕度，包括：

如果所述组成要素的属性参数大于对应的校核参数，则确定所述组成要素满足所述预设指标；

如果所述组成要素的属性参数小于对应的校核参数，则确定所述组成要素不满足所述预设指标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述组成要素的属性参数大于对应的校核参数，所述方法还包括：如果所述组成要素的属性参数与所述校核参数之差大于预设值，则重新确定所述组成要素。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述待校核飞机的组成单元包括：杆单元、梁单元、平板单元、曲板单元、组合单元以及典型结构单元。

7.一种静强度校核装置，其特征在于，包括：构建模块，用于根据待校核飞机的结构构建与所述结构对应的组成单元，其中，所述组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素；

获取模块，用于获取每个所述组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，所述校核参数用于表征需要所述待校核飞机达到的预设指标；

确定模块，用于根据确定每个所述组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个所述组成要素的强度裕度，所述强度裕度用于表征所述组成要素是否满足所述预设指标。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：获取子模块，用于获取所述待校核飞机的广义模型；拆分子模块，用于将所述广义模型中的当量进行拆分，得到所述待校核飞机的组成要素；

组合子模块，用于将同类型的组成要素进行合并，得到所述飞机的组成单元。

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9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的静强度校核方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的静强度校核方法。

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说　明　书静强度校核方法和装置

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技术领域

[0001]本发明涉及飞机静强度校核领域，具体而言，涉及一种静强度校核方法和装置。背景技术

[0002]飞机静强度校核是对飞机承载能力和结构安全性进行考核的必要工作环节，飞机静强度校核工作会涉及到不同的失效准则、不同的工况和结构，如果对校核工作任务均全部考虑这三个维度，则分析校核次数是三个数量相乘的关系，而飞机的工况的数量少则几百、多则数千，结构(单元)更是数以万计，且这么多的校核任务，并不是简单的次数上的累积和重复，而是每个分析任务都有其特定结构几何特性/材料特性/剖面特性/连接特性、载荷。但现有技术中仍没有一种能够借助的先进方法和手段，仍然只能应用传统的选择重点部位在极端工况情况下进行校核分析的方式，但这种选择就对校核工程师提出了极高的工程经验和技术水平的要求，往往会产生漏选或错选的情况，且工作效率较低。

[0003]针对现有技术中人工对飞机进行重点部位或严重工况下的静强度校核，导致校核不全面的问题，目前尚未提出有效的解决方案。发明内容

[0004]本发明实施例提供了一种静强度校核方法和装置，以至少解决现有技术中人工对飞机进行重点部位或严重工况下的静强度校核，导致校核不全面的技术问题。[0005]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种静强度校核方法，包括：根据待校核飞机的结构构建与结构对应的组成单元，其中，组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素；获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，校核参数用于表征需要待校核飞机达到的预设指标；根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度，强度裕度用于表征组成要素是否满足预设指标。[0006]进一步地，获取待校核飞机的广义模型；将广义模型中的当量进行拆分，得到待校核飞机的组成要素；将同类型的组成要素进行合并，得到飞机的组成单元。[0007]进一步地，获取每个组成要素的预设指标；根据预设指标确定每个组成要素的校核参数。

[0008]进一步地，如果组成要素的属性参数大于对应的校核参数，则确定组成要素满足预设指标；如果组成要素的属性参数小于对应的校核参数，则确定组成要素不满足预设指标。

[0009]进一步地，如果组成要素的属性参数与校核参数之差大于预设值，则重新确定组成要素。

[0010]进一步地，待校核飞机的组成单元包括：杆单元、梁单元、平板单元、曲板单元、组合单元以及典型结构单元。

[0011]根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种静强度校核装置，包括：构建模块，用于根据待校核飞机的结构构建与结构对应的组成单元，其中，组成单元包括同一类别的

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一个或多个组成要素；获取模块，用于获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，校核参数用于表征需要待校核飞机达到的预设指标；确定模块，用于根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度，强度裕度用于表征组成要素是否满足预设指标。[0012]进一步地，获取模块包括：获取子模块，用于获取待校核飞机的广义模型；拆分子模块，用于将广义模型中的当量进行拆分，得到待校核飞机的组成要素；组合子模块，用于将同类型的组成要素进行合并，得到飞机的组成单元。[0013]根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，其特征在于，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述任意一项的静强度校核方法。

[0014]根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，其特征在于，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一项的静强度校核方法。

[0015]在本发明实施例中根据待校核飞机的结构获取与结构对应的组成单元，获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度。上述方案通过飞机的组成单元对飞机进行静强度校核，从而实现飞机静强度校核工作的批量化执行，在大幅提高校核工作效率的同时，避免了对需要校核的结构部位的漏选，从而做到了精准化分析校核、而非人为的凭经验的筛选判断，从而解决了现有技术中人工对飞机进行重点部位或严重工况下的静强度校核，导致校核不全面的技术问题。

附图说明

[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0017]图1是根据本发明实施例的静强度校核方法的流程图；

[0018]图2a是根据本申请实施例的一种导入机身中某平板单元的输入属性参数的界面示意图；

[0019]图2b是根据本申请实施例的一种导入机身某组合单元及其组成要素的属性参数的界面示意图；

[0020]图2c是根据本发明实施例的一种对将强度进行分析的界面的示意图；以及[0021]图3是根据本发明实施例的一种静强度装置的示意图。

具体实施方式

[0022]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0023]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用

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的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。[0024]实施例1

[0025]根据本发明实施例，提供了一种静强度校核方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0026]图1是根据本发明实施例的静强度校核方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

[0027]步骤S102，根据待校核飞机的结构构建与结构对应的组成单元，其中，组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素。

[0028]飞机是由数万个零部件组成的复杂装备，比如常见固定翼飞机是由机身、机翼、尾翼、动翼面、起落架、系统等各大复杂的部件组成，而这些复杂的体系结构又是由杆、板、梁、框、肋、舱门等开口件、接头、连接件、典型件等各元组件构成，其承载能力和强度裕度的分析计算是项复杂而庞大的工作，往往占据飞机结构强度设计工作的70％以上，也是对飞机极限承载能力和整个寿命安全性的最基础且最重要的考核环节。上述步骤为了能够对飞机的所有零部件进行批量性的静强度校核，因此需要获取飞机的组成单元。对于不同结构类型的飞机，可能具有不同的组成单元，因此需要根据飞机的结构来获取。[0029]具体的，每个组成单元都包括同一个类别的一个或多个组成要素，上述组成要素用于表征飞机的具体部件，组成单元通过对组成要素进行分类得到。可以通过多个维度对飞机的组成要素的进行分类，例如：以材料的种类作为分类的维度、以组成要素的作用作为分类的维度，或以组成要素所处的部位作为分类的维度。[0030]步骤S104，获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，校核参数用于表征需要待校核飞机达到的预设指标。[0031]具体的，上述属性参数用于表征组成要素本身的固有的参数，也即组成要素的工作应力，即结构所受到的外载荷产生效应的表征或者当量。当确定飞机的组成结构时，飞机的组成要素的工作应力即被确定。在一种可选的实施例中，上述属性参数可以包含单元对应的几何属性、剖面属性、材料属性、连接属性参数、结构装配属性参数等与静强度校核分析本身相关的特性参数。

[0032]上述校核参数也即许用应力，该许用应力用于表征飞机结构承载能力的指标，与结构选材、结构本身的特性及连接形式等相关。

[0033]在上述步骤中获取的每个组成要素对应的属性参数和校核参数可以是批量导入用于静强度校核的应用程序中，该导入过程可以是根据组成元素的标识匹配对应的组成元素。

[0034]步骤S106，根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度，强度裕度用于表征组成要素是否满足预设指标。

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由上可知，本申请上述实施例根据待校核飞机的结构获取与结构对应的组成单

元，获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度。上述方案通过飞机的组成单元对飞机进行静强度校核，从而实现飞机静强度校核工作的批量化执行，在大幅提高校核工作效率的同时，避免了对需要校核的结构部位的漏选，从而做到了精准化分析校核、而非人为的凭经验的筛选判断，从而解决了现有技术中人工对飞机进行重点部位或严重工况下的静强度校核，导致校核不全面的技术问题。[0036]可选的，根据本申请上述实施例，根据待校核飞机的结构获取与结构对应的组成单元，包括：

[0037]步骤S1021，获取待校核飞机的广义模型。[0038]具体的，上述方案通过对飞机的广义模型进行静强度校核，来实现对飞机的静强度校核，广义模型即真实飞机的直接当量，其实质是这些工程物理对象相关的所有设计分析要素的组织集合，也是最直接反映这些工程对象的“基准模型”，它将工程对象中包含的各专业数据均进行“统一模型”的处理和管理，其后台对应的也是统一模型理论下的各类通用的底层数据结构、基类组件/控件、通用的功能模块和统一的数据库体系。[0039]步骤S1023，将广义模型中的当量进行拆分，得到待校核飞机的组成要素。[0040]由于飞机的广义模型即为真实飞机的当量，因此对广义模型的差分相当于对飞机的各个零部件进行拆分。[0041]步骤S1025，将同类型的组成要素进行合并，得到飞机的组成单元。[0042]作为一种可选的实施例，待校核飞机的组成单元包括：杆单元、梁单元、平板单元、曲板单元、组合单元以及典型结构单元。

[0043]图2a是根据本申请实施例的一种导入机身中某平板单元的输入属性参数的界面示意图，结合图2a所示，当前输入的是单元名(即标识)为7975的组成要素，该板具有多个节点，可以将每个节点的位置信息导入该板的信息中(如图中的节点信息所示)，以确定该板的几何形状，然后根据该板的选材等特征确定并导入该板的参数信息。

[0044]图2b是根据本申请实施例的一种导入机身某组合单元及其组成要素的属性参数的界面示意图，结合图2b所示，组合单元图示示出了构成该组合单元的子单元(即组成要素)的是示意图，并导入该组合单元的子单元信息，还导入了各个子单元的节点在整个校核过程中的节点信息。在该示例中，组合单元由左蒙皮、右蒙皮、长桁，其对应的标识分别为837、840、836，每个单元具有多个节点，每个节点都具有在整个校核过程中的编号，以长桁为例，长桁的节点1对应的节点编号为286，节点2对应的节点编号为463，而节点信息中记载了各个编号的节点的具体坐标，因此可以通过子单元的节点编号确定子单元的几何信息。[0045]可选的，根据本申请上述实施例，获取与每个组成要素对应的校核参数，包括：[0046]步骤S1041，获取每个组成要素的预设指标。[0047]步骤S1043，根据预设指标确定每个组成要素的校核参数。[0048]具体的，上述校核参数可以包括载荷条件及边界条件，主要包括有限元计算的应力/力/应变结果的导入和处理，结构边界及端部支持系数的创建。可以采用对相应单元进行批量化载荷赋值的处理。[0049]可选的，根据本申请上述实施例，根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校

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核参数确定每个组成要素的强度裕度，包括：[0050]步骤S1061，如果组成要素的属性参数大于对应的校核参数，则确定组成要素满足预设指标。

[0051]步骤S1063，如果组成要素的属性参数小于对应的校核参数，则确定组成要素不满足预设指标。

[0052]在一种可选的实施例中，可以通过如下公式计算每个要素的强度裕度：

其中，MS用于表征强度裕度，σ即校核参数，σa用于表征许用应力，w用于表中工

作应力，即属性参数。当MS大于0，即组成要素的属性参数大于对应的校核参数时，确定组成要素满足校核参数对应的指标；当MS小于0，即组成要素的属性参数小于对应的校核参数时，确定组成要素不满足校核参数对应的指标。在确定组成要素不满足校核参数对应的指标的情况下，可以对原组成要素进行结构加强处理。[0053]可选的，根据本申请上述实施例，如果组成要素的属性参数大于对应的校核参数，上述方法还包括：如果组成要素的属性参数与校核参数之差大于预设值，则重新确定组成要素。

[0054]仍在上述实施例中，如果组成要素的属性参数大于对应的校核参数，但超过校核参数的程度较大，也即上述公式中的MS较大，则需要确定组成要素的材料、结构，或对原结构进行减重处理。[0055]下面，以对某飞机的机身进行静强度校核为例对上述方法进行说明。[0056]在一种可选的实施例中，以某飞机中机身为例，首先，构建机身的组成单元。表一用于示意该飞机机身的组成单元，机身结构主要包括机身蒙皮、长桁、普通框、加强框、梁、地板、门口框、连接接头等结构组成，本发明根据强度校核的力学本质要求，将单元进行批量化归类梳理、归结为：杆、板、梁、组合单元、典型结构，如表一所示：[0057]表一

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然后写入组成单元中每个组成要素的属性参数，包含材料属性、剖面属性、连接件

属性、结构组合及装配属性参数等。可以将这些参数以数据库的形式固化，在强度校核流程中直接批量化引入到固定的结构对象及单元中，即完成了批量化特性赋值。具体需要赋值的属性参数可以如表二所示。

[0060]接着进行校核参数的写入，校核参数包括载荷及边界条件，主要包括有限元计算的应力/力/应变结果的导入和处理，结构边界及端部支持系数的创建。本发明采用对相应单元进行批量化载荷赋值的处理。[0061]进一步地，根据预设的算法，批量性进行分析，得到强度裕度：在完成了上述组成单元、属性参数、校核参数的批量化处理后，所有要进行静强度校核的单元即完成了强度校核所有输入参数的设置。而后选定对应的失效准则进行多个分析的批量化自动执行，即完成了所有单元、所有工况、所有分析的计算。具体可如图2c所示，图2c示出了一种对将强度进行分析的界面，结合图2c所示，界面中左侧的分析类型即包括多个组成单元，每个组成单元的子菜单中包括组成要素，当选中组成要素时，出现对该组成要素进行校核的各种工况，选定需要校核的工况类型，并在中间栏输入此次校核的约束条件，最右侧“工况”这一栏用于选择的用户静强度校核的校核参数，也相当于校核指标，用于确定组成要素是否能够满足当前选中的工况的要求。[0062]表二

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最后，还可以对分析结果后处理，生成批量化执行完成的全部分析、全部工况、全

部单元的结果表格，在结果表格中筛选静强度校核的强度裕度不够的部位、强度校核关注的部位以及其他结构设计需要进行强度、刚度和稳定性要考核的部位，自动生成精准的(中机身)静强度校核报告。[0065]实施例2

[0066]根据本发明实施例，提供了一种静强度校核方法的方法实施例，图3是根据本发明实施例的一种静强度装置的示意图，结合图3所示，该装置包括：[0067]构建模块30，用于根据待校核飞机的结构构建与结构对应的组成单元，其中，组成单元包括同一类别的一个或多个组成要素。[0068]获取模块32，用于获取每个组成要素对应的属性参数和校核参数，其中，校核参数用于表征需要待校核飞机达到的预设指标。[0069]确定模块34，用于根据确定每个组成要素的属性参数和对应的校核参数确定每个组成要素的强度裕度，强度裕度用于表征组成要素是否满足预设指标。[0070]可选的，根据本申请上述实施例，上述第一获取模块包括：[0071]获取子模块，用于获取待校核飞机的广义模型。[0072]拆分子模块，用于将广义模型中的当量进行拆分，得到待校核飞机的组成要素。[0073]组合子模块，用于将同类型的组成要素进行合并，得到飞机的组成单元。

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实施例3

[0075]根据本发明实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行实施例1中任意一项的静强度校核方法。[0076]实施例4

[0077]根据本发明实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行实施例1中任意一项的静强度校核方法。[0078]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。[0079]在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。[0080]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

[0081]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。[0082]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0083]所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0084]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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