案例8 - 飞行器机翼裂纹仿真

1.案例介绍

机翼是飞行器的重要组成部分，负责产生升力和保持飞行器的稳定。如果机翼发生断裂，可能会导致飞行器失去升力或稳定性，进而引发严重的飞行事故。因此，对机翼进行断裂分析可以确保机翼在设计、制造和使用过程中具有足够的强度和可靠性，从而保障飞行安全。断裂分析的结果可以为机翼的设计优化和改进提供重要依据。通过分析断裂部位、断口形貌和断裂机理等信息，可以改进机翼的结构设计、材料选择、制造工艺等，提高其强度、刚度和抗疲劳性能。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：选择断裂类型

进入断裂分析模块，点击“断裂分析”，在“断裂分析类型”处选择“裂缝静态参数分析”。

步骤二：导入几何

进入断裂分析模块，点击“几何”，上传几何文件spacecraft_final.step，本案例几何名为spacecraft_final。如下图所示：

步骤三：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出“几何分组”，点击其后的“+”，创建三个面组。

步骤四：划分网格

点击“网格”，“网格划分方法”设置为“自动划分”，“网格划分精度”调至最大。设置完毕后，点击“生成网格”。

步骤五：单元设置

点击“单元设置”，在“惯性效应”处选择3D，“单元类型”选择“三维完全积分单元”。

步骤六：全局模型

将“重力加速度”设为0。

步骤七：材料设置

点击“材料”，可对模型设置全局属性的线性材料，包括“杨氏模量”、“泊松比”、“密度”。

步骤八：裂纹设置

点击“裂纹设置”后的“+”，选择“半平面”，在半平面裂纹中根据模型以及裂纹的尺寸设置合理的参数，具体如下图所示：

步骤九：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“固定支撑”，将施加位置设为面“face_1”；

再次选择边界条件“压强”，设为100Pa，施加位置在“face_2”上。

步骤十：求解器设置

打开“网格细化”功能，设“细化迭代数”为5，“细化区域半径”和“粗化区域半径”为0.03；将“相对残差收敛阈值”改为0.0001，其余设置采用默认设置。

步骤十一：时间步&资源

点击“时间步&资源”，设置“核数选择”为16核，“最大运行时间”为3600s。

步骤十二：结果配置&计算

点击“物理场”后的“+”，选择位移，再次点击，选择应力，“应力种类”为冯米塞斯应力。

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十三：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，查看结果云图。