четверг, 9 января 2014 г.

Расчет фюзеляжа самолёта Cri-Cri на собственные частоты

В этой статье я расскажу о своей курсовой работе, в которой я рассчитывал фюзеляж самолёта Cri-Cri на собственные частоты. Задание было выдано в начале семестра. Главной задачей было ознакомление с новой CAD-системой Autodesk Inventor (Это необходимо для изучения его устройства и определения условий работы несущих деталей самолёта с целью корректного задания нагрузок и ограничений в САЕ-системе.), а также с неизвестной мне ранее CAE-системой Femap.


В ходе построения модели в Autodesk Inventor, я использовал чертежи самолета Cri-Cri. В построении модели использовались "Поверхности". Сначала я делал обшивку, строя её по координатам (которые были даны в чертежах). После чего приступил к внутренним частям фюзеляжа. Внизу Вы можете увидеть результат:
Рис.1 Фюзеляж с обшивкой
Рис.2 Каркас фюзеляжа

Постановка задачи
1.                 На базе данной модели построить конечно-элементную модель в программном комплексе Femap
2.                 Рассчитать собственные частоты фюзеляжа.

Уравнение для нахождения собственных частот и форм:



  
Для расчета в «FEMAP» я упростил модель. От целой модели я «отсёк» половину, чтобы потом, при расчете в CAE-системе, я задам условия симметрии. Чтобы модель была быстрее рассчитана, я в CAD-системе создал новую сборку, в которой максимально упростил шпангоуты и убрал не влияющие на результаты расчета мелкие детали. Благодаря этому расчет и разбиение сетки будет намного быстрее осуществлены. Кроме того, я сделал вырезы, имитирующие отверстия для хвоста и крыльев.
К процессу подготовки модели к расчету в FEMAP относятся следующие пункты:
1). Объединение точек.
Это можно сделать, поочередно выбрав в меню ToolsCheckCoincident Points. В конце надо будет задать точность.
2). Объединение всех плоскостей в одно целое.
Делается с помощью пошагового нажатия на GeometrySurfaceNonManifold Add
3). Выбор материала.
Model – Material – Load. Тут я выбрал материал AISI 4340 Steel.
4). Задание толщины.
Model – Property. В поле  «blank or T1(2,3,4)» вводим толщину 1 мм.
5). Задание размера КЭ сетки.
Mesh – Mesh Control – Size of Surface.
6). Разбивка модели на КЭ сетку.
MeshGeometrySurface. В разделе «Property» выбираем сечение с заданной чуть выше толщиной.
7). Расчет на собственные частоты.
ModelAnalysis. Создаем новый анализ, выбираем Nastran Nx, а в пункте «Analysis Type » выбираем "Normal Modes/Eigenvalue". Теперь запускаем анализ модели.

После того, как расчет был завершен, я получил результаты. И они были таковыми:
1.                 0.0024966 Hz
2.                 0.0275164 Hz
3.                 0.0290204 Hz
4.                 0.0328228 Hz
5.                 0.037177 Hz
6.                 0.0393285 Hz
7.                 0.040376 Hz
8.                 0.0454431 Hz
9.                 0.0484017 Hz
10.             0.0486395 Hz


Деформации фюзеляжа при разных частотах:
Рис.17 Деформация фюзеляжа на первой частоте 
Рис.18 Деформация фюзеляжа на третей частоте 

Рис.19 Деформация фюзеляжа на пятой частоте
Рис.20 Деформация фюзеляжа на седьмой частоте



Анимацию каждой из десяти частот Вы можете посмотреть чуть ниже:

Отчет
На этом у меня всё. Спасибо за внимание.

Комментариев нет:

Отправить комментарий