基于Patran和MSCNastran的现代飞机舱门主结构校核方法

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P052-飞行器结构动力学-期末考试(大作业)-基于ANSYS和MSC_Patran_Nastra

241基于ANSYS 和MSC.Patran&Nastran 的简支梁模态分析魏旭壕叶红玲郑小龙（北京工业大学工程数值模拟中心 100124）摘要本文分别用ANSYS 软件和MSC.Patran&Nastran 软件对简支梁的模态进行了分析，同时用变时基锤击法实验测出了简支梁的模态。

将有限元分析的结果与理论计算结果以及实验结果做比较，得出了简支梁数值模拟时比较适合的边界条件，为以后的数值模拟工作提供了参考。

关键词：简支梁模态边界条件一、引言在实际的生产和研究中，很多的结构都可以简化为简支梁结构。

在数值模拟中，设定不同的边界条件，往往对结果会有较大的影响。

本文在两种不同的边界条件下，分别用ANSYS 软件和MSC.Patran&Nastran 软件对简支梁的模态进行了数值模拟，找出了较为合适的边界条件，为以后的研究提供了依据和参考。

二、简支梁模态的理论分析[1]根据弹性振动理论，简支梁的固有频率为：A EJ l n ak p n n ρπ2222==，（n=1，2，3，4，…）我们所选取的简支梁的尺寸为：680mm×50mm×8mm ，密度ρ=7.8×10-9kg/mm 3，弹性模量E=5.5×104MPa ，通过计算得出简支梁模态的理论值，列于表1和表2中。

三、变时基锤击法简支梁模态测试实验我们进行变时基锤击法简支梁模态分析实验的装置如Fig. 1所示。

其中包括的实验仪器有：MSC-1型弹性力锤、YJ9A 压电加速度传感器、振动教学试验仪、INV303B 接口箱、DSAP 模态分析软件。

我们实验装置中简支梁的各种参数与理论计算中的各个参数值相同，经过实验测得，简支梁的模态如表1和表2所示。

四、基于Ansys 和Nastran 的数值模拟[2] [3]在分别用ANSYS 和MSC.Patran&Nastran 分析的时候，我们建立同样的模型，划分同样的网格。

基于MSC.Patran／Nastran的喇叭天线机架的模态分析

Ｋｅｒｓｎｅｎｙｗｏｄ：ａｔｎａ；ｆａｒｍｅ；ｍｏａ；ｖｂａｉｎｄｌｉｒｔｏ
１引言
较大，构复杂，结几何精度和相对位置精度较高。因此，对天线机架的设计提出了如下要求：１（）机架的设计应保证刚度、度及稳定性；２机架的重量应要求轻，强（）成本低；３结构设计合理，艺性良好，于铸造、接和（）工便焊
方式产生数控切削代码，但这种方法产生的程序往往非
机架是承受喇叭天线的基础部件。其特点是：寸尺
Ｚ－９８００Ｒ８５：３．Ｃ３．．
Ｇ３２５２．３０Ｒ１．一０Ｃ６．６；
ＭｏａｎｌｓｓａｏｔｎａｅＢａｅｎＭＳＣ．ｔａ／ｓｒｎｄｌＡａｙｉｂｕｔＡｎｅｎａＦｒｍｓｄｏＰａｒｎＮａｔａＹＡＮｉ－ｅＪｎｇｎ（ｏ７３Ｉｓｉｔ，ｈｎｈｐｕｌｉｇＩｄｓｒｏｐ，ｎｚｏ２０１ＣｉａＮ．２ｎｔｕｅＣｉａＳｉｂｉｎｎｕｔＣｒ．Ｙａｇｈｕ２５０，ｈｎ）ｔｄｙ
至造成天线系统的损坏。２２三维结构模型的建立．鉴于几何模型结构较为复杂的特点，这里运用三维
本文从保证系统的性能要求，避免发生结构谐振的角度，对某喇叭天线机架进行了数字化建模，并运用

基于Patran和MSC Nastran的某空压机第1级叶轮强度分析及结构优化

１９％ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ（１０６６ＭＰａ）ｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｔｅｓｔ．Ｔｈｅｓａｆｅｔｙｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅ
基于Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ的某空压机第１级叶轮强度分析及结构优化
高松，肖俊峰，李园园，上官博
（西安热工研究院有限公司，西安７１００３２）
摘要：基于Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ，采用三维有限元法分析某型空压机第１级叶轮在工作转速下的强度，并优化叶轮结构．研究结果表明：原叶轮在叶片进气边分别与轴盘和盖盘的焊接处１３年５月
计算机辅助工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ
Ｖｏ１．２２Ｓｕｐｐ１．１
Ｍａｙ２０１３
文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ＳＩ一０３１２－０４
心应力区域；原叶轮设计模型的最大应力为９７０ＭＰａ，与材料抗拉强度试验平均值１０６６ＭＰａ相差
９％，安全裕量不足．优化设计后的叶轮模型的最大应力为８６４ＭＰａ，与材料抗拉强度试验平均值

基于MSC Patran的飞机结构战伤快速修理程序

基于MSC Patran的飞机结构战伤快速修理程序
陈博;陈秀华;汪海
【期刊名称】《计算机辅助工程》
【年(卷),期】2009(18)1
【摘要】为使用模块化方法实现飞机结构战伤的快速修理,以MSC Patran为平台,利用其二次开发语言PCL和模型日志文件,通过自动加载编译函数文件、参数化建模、用户自定义菜单和图形界面、自动提交分析和读取结果等技术,开发飞机结构战伤快速修理程序. 使用此程序分析几个典型案例,结果表明该程序不仅能满足多数飞机结构战伤修理的要求,而且可以大大缩短修理时间.
【总页数】5页(P22-26)
【作者】陈博;陈秀华;汪海
【作者单位】上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海,200240;上海交通大学空天科学技术研究院,上海,200240;上海交通大学空天科学技术研究院,上
海,200240
【正文语种】中文
【中图分类】V267;TP391.7;TB115
【相关文献】
1.飞机结构战伤快速修理的模块化方法 [J], 郎智明;汪海;陈秀华;陈博;陈迟
2.基于MSC/PATRAN的飞机结构强度静力试验数据实时跟踪与处理系统开发 [J], 刘亚龙;王生楠;刘海峰;饶勇刚;瞿卫坚
3.基于Patran和MSC Nastran的现代飞机舱门主结构校核方法 [J], 张伟;陶金库
4.基于MSC.Patran的飞机典型耳片结构强度校核系统设计 [J], 汤超
5.基于MSC.Patran的飞机壁板结构强度校核系统 [J], 汤超;乔玉炜
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基于Patran_Nastran飞机装配型架刚度分析模块开发及应用

型架刚度分析几何模型的建立有限网格划分载荷与边界定义材料属性库单元特性定义工况定义退出系统基于Patran&Nastran 飞机装配型架刚度分析模块开发及应用洪学玲，郭龙江，万世明，黄跃（成都飞机工业（集团）有限责任公司技装设计所，成都610092）飞机装配型架的设计在飞机制造生命周期中占有很大的比重，其设计质量将直接影响飞机产品的质量、生产率及加工成本。

为了确保飞机装配型架有足够的刚度，又不过于笨重，就需要对型架进行刚度分析。

目前，在国内，工程设计人员由于承担繁重的设计开发任务，分析工作没有得到广泛开展，工装的刚度大多凭借工程经验分析，缺乏理论依据的支撑；此外，随着我国飞机制造业水平的大幅提升，整体结构件大量应用于飞机设计制造中，根据传统工程经验，装配型架亦将增大，因缺乏充分的分析，型架体积一般较大，型架自身材料没有得到充分应用。

国外先进的飞机制造企业已采用工装分析与设计的一体化流程。

针对工程实际，开发装配型架刚度分析模块是一个亟待解决的问题。

MSC.Patran&Nastran 是目前全球应用最广泛的分析程序之一，它的优点不仅在于可以有效地解决工程实际问题，而且表现在它是一个方便的软件二次开发平台。

MSC.Patran 提供了一个高级模块化编程和用户自定义工具的PCL 语言，用于生成用户程序和特定的用户界面，能够解决实际的、专业性很强的问题。

本文就基于MSC.Patran&Nastran 平台，开发了专用于装配型架刚度分析的模块，该模块通过工程实践的应用，证明了其高效性、准确性、实用性，大大提高了分析的效率，缩短了设计的周期。

1装配型架分析装配型架主要用于飞机零件的装配，主要是由骨架和定位器有机连接起来。

骨架主要选用梁、杆等，型架材料一般采用方钢或者矩钢，根据零件特点亦采用其它型材。

定位器是飞机装配型架中广泛采用的定位元件,用于保证所定位的工件处于正确、可靠的位置以及各部件的互换和对接接头的协调等。

基于MSC.Patran的飞机壁板结构强度校核系统

关键词
壁板结构
强度校核
ＭＳ．ａａＣＰｔｎｒ文献标志码Ａ二次开发Ｐ NhomakorabeaＬ语言Ｃ
中图法分类号
Ｔ３１５Ｐ１．；
飞机壁板结构由蒙皮、桁和框等主要结构件长
组成。在地面和飞行载荷的作用下，身结构受到机
理的标准软件，有广泛的用户基础。其中，Ｃ拥ＰＬ是ＭＳ．ａａＣＰｔｎ一个高级、块化结构的编程语言和用ｒ模户自定义工具，同ＭＳ．ａａ随ＣＰｔｎ一起发布。ＰＬ所ｒＣ
个类来定义，中必须包括两个函数：ｉ（和ｄｓ其ｉｔ）ｎｉ－
ｐａ（。ｌ）ｙ
１ＭＳ．ａｒｎ二次开发简介ＣＰｔａ
ＭＳ．ａｒＣＰｔｎ是目前航空工业中ＦａＥ数据前后处
２１０２年１３月０日收到，２月１４日修改第一作者简介：汤超（９５）男，１８一，硕士，研究方向：飞机典型结构
现主要通过函数结构来实现。ＰＬ函数以 “ｕｃｏＣｆｎｔｎｉ函数名（ ” 明开始，ｅｄｆｎｔｎ声明结束，）声以“ｎｃｉ ” ｕｏ其
限元计算结果上，发了专门对飞机壁板结构进行开工程经验计算的系统。本模块属于有限元后处理模块，有流程清晰，面易用、便的特点，且具界方并实现了与分析结果、估以及计算报告生成之间的评

mscpatran nastran,ansys,abaqus三者的比较

msc/patran+nastran, ansys, abaqus 三者的比较1俺最喜欢的是msc/patran+nastran，因为当年国内飞机公司最先引进的就是nastran，其菜单式的操作，比用手写有限元程序，爽多了！！特别是建立飞机这类巨大型结构，可以说，只有patran的建模最强！！（有人在仿真说abaqus 能建整个飞机模型，哈哈，吹牛不上税，就凭其目前功能，要花一百年！！）另外，msc财大气粗，其教程是手把手式，航空上最常用的有限元分析，都有现成的例题，step by step，傻瓜都会很快地入门！！由于其广泛应用于航空航天/汽车工业，所以，至今为止，如果要学CAE软件，俺认为应首选msc/patran+nastran。

与patran+nastran相比，ansys的界面就低了一些，操作也没有patran舒服。

不过，差别不是很大。

ansys据俺的体会，唯一的强项就是多场耦合。

其他的功能，msc/patran+nastran都有。

不过，ansys的apdl语言比较高级，是其最大优势，或者说，msc应向这一方向发展！！不过，apdl最开始学也很费事，得一条一条查，一条一条记，这个过程没有两三个月下不来。

由此，ansys的清爽度比msc差一些。

abaqus，如果自己用手编写过有限元程序的，入门应该不难。

其命令格式，跟自己用手编程序一个套路。

abaqus的强项是其分析功能很全面，特别是非线性部分，基本上都包含了。

abaqus最大的缺点是上手慢，其教程太差，除了几本手册，基本上等于没有教程。

要学abaqus，其时间要比msc, ansys长多了！！现在看，学abaqus实在没什么省时间的方法（比如它的 training lecture，一本250$，买来一看，气晕俺，还没手册说得详细！！），所以唯一的笨方法就是要看手册啦！如果说msc是windows点鼠标时代的水平，abaqus就是敲dos命令的原始时代。

基于MSC.Patran的飞机壁板结构强度校核系统

基于MSC.Patran的飞机壁板结构强度校核系统汤超;乔玉炜【摘要】After getting the result from FEA in the aircraft panel structure model, one should add the engineering calculate method into this result to get the final strength evaluation for this panel structures. To implement the strength evaluation system for aircraft panel structures by modularization method, a program based on commercial software MSC. Patran is developed by using PCL language provided by MSC. Patran and journal file. The program is accomplished with start-up file, user self-defined menu and graphical interface, automatically running the analysis and reading results methods. Several typical cases are analyzed by the program and the results showed that the program can not only meet the variety requirement of aircraft panel structure evaluation, but also improve the efficiencies.%在得到飞机璧板结构的有限元分析结果之后,需要利用工程方法对此计算结果进行评估,最终得到壁板结构的强度评估结果.以有限元软件MSC.Patran为平台,利用其二次开发语言PCL( PATRAN Command Language),通过自动加载编译函数文件、用户自定义菜单和图形界面和读取结果等技术,开发了飞机壁板结构强度校核系统.使用此系统对某些典型的壁板结构案例进行了分析,结果表明该程序不仅能够满足较大范围内的各种飞机壁板结构的强度校核要求,而且还可以大大提高飞机设计者的工作效率.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)011【总页数】5页(P2755-2759)【关键词】壁板结构;强度校核;MSC.Patran;二次开发;PCL语言【作者】汤超;乔玉炜【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院,上海200232;西门子工业软件(上海)有限公司,上海200040【正文语种】中文【中图分类】TP311.5飞机壁板结构由蒙皮、长桁和框等主要结构件组成。

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ＺＨＡＮＧＷｅｉ，ＴＡＯＪｉｎｋｕ
（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲ＆ＤＣｅｎｔｅｒ，ＡＶＩＣＳＡＣＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＡｉｒｃｒａｆｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈｅｃｋｏｆｔｈｅｍｏｄｅｒｎａｉｒｃｒａｆｔｄｏｏｒｓｔｕｃｒｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ．ＴｈｅｉｎｉｆｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙＰａｔｒａｎａｎｄＭＳＣＮａｓｔｒａｎ，ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｂａｔｃｈｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｄｏｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｄｏｏｒｓｔｒｅｓｓｉｓｃｈｅｃｋｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｕｎｄｅｒｓａｆｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｎｇｌｅｆａｉｌｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅ
基于Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ的现代飞机舱门主结构校核方法
张伟，陶金库
（中航沈飞民用飞机有限责任公司工程研发中心，沈阳１１００１３）
摘要：介绍一种现代飞机舱门结构强度分析的方法．采用Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ进行有限元建模
中图分类号：Ｕ２２１．９２；Ｕ２２３．９
文献标志码：Ｂ
ＭａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈｅｃｋｍｅｔｈｏｄｏｆａｉｒｃｒａｆｔｄｏｏｒｂａｓｅｄｏｎＰａｔｒａｎａｎｄＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
的单一破坏对应不同的几何构型，给设计带来很大
难度．
载荷，如果是承载式舱门，还需要承担机身传递的载荷．利用有限元结合工程算法的分析方法，采用Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ进行建模分析，模型采用杆板机构，挡块与机身连接的构建采用ＲＢＥ２单元进行
第２２卷增刊１
２０１３年５月
计算机辅助工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．２２Ｓｕｐｐ１．１
Ｍａｙ２０１３
文章编号：１００６—０８７１（２０１３）Ｓ１ — ０２０６ — ０３
ｓｔｒｅｓｓｂａｓｉｓｏｒｆｄｏｏｒｄｅｓｉｇｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｏｒ；ｍａｉｎｓｔｕｃｒｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ；Ｐａｔｒａｎ；ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
和计算，结合自主研发的舱门主结构分析系统进行多工况批处理，高效完成舱门的安全工况及单一
失效工况下的强度校核，为舱门设计提供重要的强度依据．
关键词：舱门；主结构校核；Ｐａｔｒａｎ；ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
Ｏ引言
舱门主结构是飞机的重要结构件．随着国际航空工业的发展，适航条例对于飞机舱门的要求日益
批处理系统，高效地完成舱门主结构在完整工况和单一破坏工况下的静强度分析．其流程见图１．
通过采用Ｐａｔｒａｎ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ进行有限元建
模和计算，结合自主研发的舱门主结构分析多工况

１结构建模
舱门结构分析的对象主要是舱门的梁、框、蒙皮、挡块和加强肋等．主结构主要承受的载荷是增压
严格．现代飞机舱门在主结构设计时要求考虑单一破坏的载荷工况，而单一破坏工况的数量繁多，不同