(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210687151.3 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 中航西安飞机 工业集团股份有限公 司 地址 710089 陕西省西安市西飞大道一 号 (72)发明人 党西军　郭天天　刘伟　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 专利代理师 杜永保 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于有限元模型的飞机质 量分布计算 方法 (57)摘要 一种基于有限元模型的飞机质 量分布计算 方法， 飞机总质量包含结构质量和非结构质量， 根据飞机 结构的设计数模建立飞机有限元模型， 根据该有限元模 型获得飞机的结构质量特性； 根 据飞机设计总的质量分布报告获得飞机分段质 量分布特性， 包括结构质量和非结构质量分布特 征； 将非结构质量中的成品质量作为集中质量按 照其安装位置附加到飞机有限元模 型中； 将其余 的非结构质量按照所处位置进行分段， 将每段 非 结构质量按照其质心到有 限元模型节点距离作 为高斯分布的控制参数， 按照高斯分布计算到有 限元模型的节点上。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115130204 A 2022.09.30 CN 115130204 A 1.一种基于有限元模型的飞机质量分布计算方法， 飞机总质量包含结构质量和非结构 质量， 其特征在于包含以下内容， 1)根据飞机结构的设计数模建立 飞机有限元模 型， 根据该 有限元模 型获得飞机的结构质量特性； 2)根据飞机 设计总的质量分布报告获得飞机 分段质 量分布特性， 包括结构质量和非结构质量分布特征； 3)将非结构质量中的成品质量作为集 中质量按照其安装位置附加到飞机有限元模型中； 将其余的非结构质量按照所 处位置进 行 分段， 将每段非结构质量按照其质心到有限元模型节点距离作为高斯分布的控制参数， 按 照高斯分布计算到有限元模型的节点上。 2.如权利要求1所述的基于有限元模型的飞机质量分布计算方法， 其特征在于， 在步骤 1)中， 将飞机有限元模型按照飞机的质量分布报告进行分段， 明确各分段包含的结构有限 元模型的节点及位置坐标， 得到飞机结构质量特性。 3.如权利要求1所述的基于有限元模型的飞机质量分布计算方法， 其特征在于， 由飞机 总质量分布特性、 飞机结构质量特性计算出有限元模型节点相应各分段 处的非结构质量特 性。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115130204 A 2一种基于有限元模型的飞机质量分布计算方 法 技术领域 [0001]本申请涉及飞机设计强度计算技术， 具体是一种基于有限元模型的飞机质量分布 计算方法。 背景技术 [0002]在飞机设计中,飞机的质量分布包括： 大部件如沿机翼(或尾翼)展向、 机身长度方 向的结构质量特性分布， 燃油质量分布、 人员货物质量分布， 内部线缆导管质量分布； 成品 部件如发动机、 起落架、 炸弹质量等。 具体各类质量分布综合组成飞机的质量特性如质量、 质心、 绕质心的转动惯 量、 惯性积。 飞机的质量分布计算、 设计一般有其特有的方法， 如计算 预估、 统计、 试验称重修正、 实物切割(拆分)称重法等。 飞机的质量分布数据是飞机飞行品 质、 性能、 强度和刚度设计的最基础的设计数据。 [0003]飞机设计的完善迭代过程决定了飞机的质量分布情况必然是一个迭代更新过程， 计算飞机的质量分布情况是独立专业完成的， 其计算方法、 模型是不依赖于飞机设计其他 专业的计算模型、 方法的。 随着计算机仿真技术发展， 特别是结构分析有限元技术的发展， 飞机的载荷、 强度和刚度设计技术逐步向整体化方向发展， 计算模型、 方法渐趋统一， 如何 将飞机的质量分布数据与结构有限元模型的质量分布协调一致， 成为目前飞机结构强度设 计中的一个技 术难题。 [0004]目前现有的飞机质量分布计算方法是一种分段(沿翼肋、 机身框)质量分布计算模 型， 在某一段(或局部区域)内将结构、 燃油、 装载等聚缩成一个或多个质量点， 给出质量点 的质量、 质心、 绕质心的转动惯量、 惯性积。 成品部件如发动机、 起落架、 炸弹等简化一个或 多个质量点。 这种质量模型与传统的工程梁理论模型相匹配， 在传统的飞机载荷、 振动、 强 度和刚度设计中占主导 地位。 [0005]随着结构有限元技术发展， 结构设计越来越精细。 飞机 的质量被划 分为结构质量 和非结构质量， 结构载荷(内力、 应力)只能由具体的传力结构承受， 传力结构的质量分布由 结构有限元模型决定， 称为结构质量， 而其他的质量称为 非结构质量。 非结构质量产生的惯 性分布力或集中惯性力作用于传力结构， 其与结构质量产生的惯性分布力属于不同的力场 性质， 作用方式也不完全一致。 目前现有的飞机质量分布计算模型并没有考虑结构有限元 模型的需求特性(如果考虑将花费很大周期成本， 不现实)， 所以将飞机的质量分布数据与 结构有限元模型 的质量分布协调一致是一个不可回避的技术问题。 若不考虑具体实际， 将 结构质量、 非结构质量一视同仁， 忽视其传力特性差别， 将会产生结构计算应力偏离， 造成 结构设计错 误， 或者要大量增 加后续补充设计工作量。 发明内容 [0006]本发明目的是提供一种基于有限元模型的飞机质量分布计算方法， 该方法将飞机 沿结构分段(沿翼肋、 机身框)质量分布特性合理地分配到飞机结构有限元模型的节点， 形 成一个基于有限元模型 的质量分布， 并保持两者模型 的质量分布协调一致， 飞机总的质量说　明　书 1/3 页 3 CN 115130204 A 3