本發(fā)明屬于飛機輔助計算機設計領域，尤其涉及一種法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法。
背景技術：
當前有限元分析技術已經(jīng)廣泛應用到飛機設計的整個流程中，靜強度分析、疲勞壽命分析、損傷容限分析等都離不開有限元軟件，它不僅降低了試驗成本而且能夠明顯縮短設計周期。
目前有限元分析中法蘭結(jié)構建模的大體步驟如下：首先建立有限元模型，包含上下法蘭模型、螺栓、螺母模型，其次定義接觸關系，選擇有接觸關系的兩個區(qū)域所包含的單元，判斷接觸區(qū)域的接觸法向；然后根據(jù)接觸法向建立接觸面；最后根據(jù)接觸面，選擇接觸類型及設定一些必要的控制參數(shù)。由于法蘭連接中螺栓較多，需要定義法蘭之間的接觸以及各個螺栓與法蘭的接觸，這樣設定下來工作量很大也容易出錯，且錯誤不易排查，因此，工程師希望找到一種新的簡單且正確的模擬法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法，解決目前有限元分析中模擬法蘭結(jié)構時工作量大、易出錯等問題。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法，包括
步驟一：建立法蘭模型
根據(jù)需要模擬的法蘭尺寸及厚度，建立法蘭的有限元模型，其中模型中忽略法蘭中的螺栓孔；
步驟二：建立bush單元
所述bush單元是一種連接單元，用于替代法蘭結(jié)構中的螺栓單元，所述bush單元建立于法蘭螺栓的軸線位置處；
步驟三：建立gap單元
所述gap單元又稱間隙單元，gap單元是一種接觸單元，用于模擬法蘭結(jié)構中法蘭的接觸；
步驟四：定義屬性
所述屬性包括材料屬性和bush單元屬性；
步驟五：定義gap單元屬性，即完成法蘭結(jié)構的建模。
進一步地，gap單元屬性包括張開剛度、壓縮剛度、橫向剛度、初始間隙、預載荷和摩擦系數(shù)。
本發(fā)明的一種法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法其具有的優(yōu)點為：
1)采用bush單元模擬螺栓，不需要建立實體螺栓模型以及法蘭上的螺栓孔，不用定義螺栓與法蘭之間接觸關系，節(jié)省了建模時間且降低了出錯的風險；
2)采用gap單元模擬接觸，無須定義上下法蘭之間的接觸關系，可以通過gap單元載荷方便的求得接觸載荷；
3)可以通過bush單元軸力與剪力快速完成螺栓強度校核、法蘭螺栓孔擠壓強度校核等。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1為本發(fā)明法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法流程圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
如圖1所示為本發(fā)明的法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法的流程圖，完成法蘭結(jié)構的有限元建模其步驟包括：
步驟一：忽略法蘭中的螺栓孔，根據(jù)法蘭尺寸及厚度，采用合適的單元建立法蘭模型，上下法蘭模型節(jié)點互相協(xié)調(diào)，殼單元網(wǎng)格需平移至中面；
步驟二：在法蘭螺栓軸線位置建立bush單元模擬螺栓連接；
步驟三：在接觸面之間對應節(jié)點上建立一維gap單元用來模擬法蘭接觸；
步驟四：依次對法蘭、螺栓等按照設計要求賦予相應的材料屬性、單元屬性；
步驟五：定義接觸單元屬性：定義gap單元的張開剛度為零，根據(jù)實際結(jié)構定義壓縮剛度、橫向剛度、初始間隙、預載荷以及各個方向的摩擦系數(shù)等參數(shù)，最終完成法蘭結(jié)構的有限元簡化模型。
本發(fā)明的一種法蘭結(jié)構的有限元模型簡化方法能夠準確的模擬法蘭結(jié)構受力且節(jié)省大量建模時間。
以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。