(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210722571.0 (22)申请日 2022.06.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114818148 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 中国飞机强度研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二 路86号 (72)发明人 王彬文　刘继军　李益萱　黎伟明　 白春玉　 (74)专利代理 机构 西安创知专利事务所 61213 专利代理师 马凤云 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 110717220 A,2020.01.21CN 107480 322 A,2017.12.15 CN 109902439 A,2019.0 6.18 JP 202017 7388 A,2020.10.2 9 CN 105247334 A,2016.01.13 CN 110674599 A,2020.01.10 CN 111597715 A,2020.08.28 CN 106682301 A,2017.0 5.17 JP 2000513454 A,20 00.10.10 JP 2000513454 A,20 00.10.10 WO 2019146 554 A1,2019.08.01 CN 106081126 A,2016.1 1.09 Krott,M.Finite Elenment Model ing of Fluidic Flexible Matrix Composite(F2M C) Treatments for Bendi ng and Torsi onal Vibtrati on Control. 《57th AIA A/ASCE/AHS/ ASC Structure,Structural Dynamics and Materials Co nference》 .2016, (续) 审查员 秦鲲 (54)发明名称 飞机关键构件在振动试验中的等效设计方 法 (57)摘要 本发明公开了一种飞机关键构件在振动试 验中的等效设计方法， 包括步骤： 一、 建立管路附 件的有限元模型； 二、 将管路附件的有限元模型 中的所有单元节点分为保留节点和舍去节点； 三、 对管路附件的有限元模型进行自由度缩减， 并提取缩减后的刚度矩阵和缩减后的质量矩阵； 四、 根据缩减后的刚度矩阵和缩减后的质量矩阵 进行管路附件的等效缩减结构的设计。 本发明通 过对飞机机载设备的管路附件进行自由度缩减， 在不降低等效模拟效果的同时， 极大的减少了后 期等效缩减 结构尺寸计算时的计算量， 使等效缩 减结构能够与振动试验设备相匹配的同时， 还能 更好地等效模拟管路附件的动力学特性， 保证振 动试验结果的真实性和准确性。 [转续页] 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114818148 B 2022.09.13 CN 114818148 B (56)对比文件 周江贝 等.发动机软 管的振动测试与减 振 效果验证分析. 《第九届中国航空学会青年科技 论坛论文集》 .2020, 黎伟明 等.地 面颤振试验系统气动插值 点 优化配置方法研究. 《应用力学 学报》 .202 2, 朱广荣.大 型民机结构动力学建模与适 航验证分析技 术研究. 《中国博士学位 论文全文库 工 程科技Ⅱ辑》 .2019, 刘小川 等.航空结构动力学研究的进 展与 展望. 《应用力学 学报》 .202 2, Li,YX.The co nnection characteristics of Tianmium al loy pipes i n vibrati on enviroment. 《IC MIA 2016》 .2017,2/2 页 2[接上页] CN 114818148 B1.一种飞机关键构件在振动试验中的等效设计方法， 所述飞机关键构件包括飞机机载 设备的管路附件， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤一、 建立管路附件的有限元模型； 步骤二、 将管路附件的有限元模型中的所有单元节点分为保留节点和舍去节点； 保留 节点即为模型等效缩 减后保留下来的节点， 舍去节点 为模型等效缩 减后删除的节点； 步骤三、 根据选取的保留节点和舍去节点， 且仅考虑平行于管路附件法线方向的自由 度， 利用S EREP缩聚法对 管路附件的有限元模 型进行自由度缩减， 并提取缩减后的刚度 矩阵 和缩减后的质量矩阵； 步骤四、 根据缩减后的刚度矩阵和缩减后的质量矩阵进行管路附件的等效缩减结构的 设计， 所述 等效缩减结构为质量 ‑弹簧系统形式； 步骤三的具体步骤为： 步骤301、 提取管路附件的有限元模型的刚度矩阵K和质量矩阵M； 步骤302、 对管路附件的有限元模型进行模态分析， 得到管路附件的弹性模态矩阵， 将 管路附件弹性模态矩阵中的前p阶弹性模态矩阵记做 ， 将前p阶弹性模态矩阵 按照主 从自由度的顺序分解为保留节点对应的子弹性模态矩阵 和舍去节点对应的子弹性模 态矩阵 ； 其中， 将所有保留节点对应的平行于管 路附件法线方向的自由度数之和记做 主 自由度m， 将所有舍去节点对应的平行于管路附件法线方向的自由度数之和记做从自由度 s， p≤m； 步骤303、 根据公式 ， 得到缩减变换矩阵T， 其中 为 的广义逆矩阵； 步骤304、 根据公式 ,得到缩减后的刚度矩阵 ； 根据公式 ,得到 缩减后的质量矩阵 ； 步骤四的具体步骤为： 步骤401、 将管路附件的等效缩减结构设计为质量 ‑弹簧系统形式， 质量 ‑弹簧系统两端 固支， 所述管路附件的等效缩减结构包括m+1个梁杆 （1） 和连接在相邻的两个梁杆 （1） 之间 的球形质量块 （2） ， 所述质量 ‑弹簧系统中的弹簧刚度与梁杆 （1） 的弯曲刚度相等； 其中， 球 形质量块 （2） 的数量、 主自由度m的值和保留节点的数量均相同， 保留节点的数量 为1或2； 步骤402、 对缩减后的刚度矩阵 进行SVD分解， 得到矩阵 的特征值 ， 对缩减后的 质量矩阵 进行SVD分解， 得到矩阵 的特征值 ,其中， i=1,. ..,m； 步骤403、 以特征值 作为梁杆 （1） 的等效刚度， 计算梁杆 （1） 的截面半径； 以特征值 作为球形质量块 （2） 的等效质量， 计算球形质量块 （2） 的半径； 所有保留节点组成的单元 的总长度即为 等效缩减结构的长度。 2.按照权利要求1所述的飞机关键构件在振动试验中的等效设计方法， 其特征在于： 当 保留节点的数量 为1时， 步骤四的具体步骤为： A1、 将管路附件的等效缩减结构设计为质量 ‑弹簧系统形式， 质量 ‑弹簧系统两端固支， 所述管路附件的等效缩减结构由一个球形质量块 （2） 和两个对称连接在球形质量块 （2） 两 侧的梁杆 （1） 组成； 梁杆 （1） 与球形质量块 （2） 螺纹连接， 两个梁杆 （1） 的螺纹连接端之间具权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114818148 B 3