ABAQUS在缝翼结构接触分析中的非线性有限元应用

"非线性有限元方法在结构接触分析中的应用" 本文主要探讨了非线性有限元方法在解决结构接触问题中的应用，特别是在一种特定的飞机缝翼结构中的实例。作者范瑞娟通过使用ABAQUS有限元分析软件，对这种结构进行了深入的边界非线性有限元分析，以解决缝翼滑轨与滚柱间的接触问题。 有限元分析是一种数值计算方法，用于解决复杂的工程和物理问题。在结构力学中，非线性分析包括材料非线性、边界非线性和几何非线性。材料非线性通常发生在材料屈服时，如钢材达到屈服强度；边界非线性指的是边界条件随载荷变化；而几何非线性则涉及结构在大位移、大应变情况下的响应。在本文讨论的缝翼设计中，接触问题是典型的边界非线性问题，因为它涉及到只有在两个表面相互接触时才会出现的约束。 缝翼滑轨与滚柱之间的接触关系至关重要，因为它们影响着缝翼在滑轮组架中的运动，从而改变机翼的翼型以增加升力。每根滑轨的安装位置都设有滚柱，当缝翼受到载荷时，滑轨变形，滚柱与滑轨表面接触，限制滑轨的法向和侧向运动。分析的关键在于确定在受载过程中具体是哪些滚柱提供约束，这需要进行边界非线性有限元分析。 ABAQUS软件因其在非线性力学分析方面的强大功能，特别是接触问题的处理能力，被选为解决这一问题的工具。它采用Newton-Raphson迭代方法来处理非线性平衡方程，能够有效地模拟接触面间的互动，从而准确地计算出力的传递路径和应力分布。 在实际操作中，首先需要对缝翼滑轨和滚柱的几何模型进行详细建模，然后定义接触属性，如接触类型（面-面、点-面等）、接触压力和摩擦系数。接着，施加相应的边界条件和载荷，启动ABAQUS的求解器进行迭代计算。通过后处理工具，可以可视化应力分布和接触状态，分析结果有助于优化结构设计，确保其在各种工作条件下都能保持稳定和安全。 非线性有限元方法是解决复杂工程结构中接触问题的有效工具，尤其是ABAQUS这样的专业软件，能提供精确的分析结果。对于飞机这样的高精度和安全性要求极高的领域，这样的分析方法至关重要，可以帮助工程师们理解和改进设计，以提高性能和可靠性。