杜娟
摘 要：有限元变截面梁单元属性的快速输入是飞机机翼壁板结构设计迭代过程中的有效手段。通过程序的快速导入，能大大提高属性输入的速度，缩短研制周期、减少人为错误、提高属性输入的准确性，有效避免重复劳动。
关键词：变截面；梁元；属性；准确性
1引言
在飞机设计和工程领域中，梁作为最常用的结构形式，在结构简化分析中占据十分重要的地位。如何快速地处理梁结构的有限元模型是所有结构分析中必须面临的问题之一。在MSC.Patran中除了常规梁单元库外，还特别提供了任意截面属性输入，使得设计工程师能够随心所欲地选择各种形状的变截面梁元，设计出合理，高效的结构产品。
对于大型客机结构来说，由于其外形尺寸较大，机翼肋间距较远，机翼壁板上设计多根长桁承受蒙皮的气动力传给翼肋，并对蒙皮提供支持，提高蒙皮的失稳临界应力。长桁是承受机翼总体弯矩引起的轴力的主要部件，受总体轴力的长桁沿轴向应连续，尽量不间断并保证其强度。为减轻结构重量按等强度设计，使机翼长桁剖面面积由翼根向翼尖逐渐减小。这样在建立机翼壁板有限元模型的时候就要对长桁进行简化，一般长桁的简化原则为两种：杆元和梁元。第一种长桁简化为杆元时要考虑机翼的剖面刚度尽量接近，长桁面积采用两端肋的平均截面尺寸经刚度换算得到，此种简化方法较常用，在此不作赘述。本文主要论述第二种长桁简化为变截面偏置梁元的属性输入法，变截面梁元可以在模型简化过程中不改变长桁的型心位置和截面属性，保证机翼剖面刚度不变的情况下，得到更为准确的长桁节点载荷。
2 方法介绍
2.1 方法选用
长桁简化为变截面偏置梁元的过程中要分别对每根长桁输入材料名称、单元方向、单元偏置、单元面积、单元弯曲和抗扭刚度等参数（见图1），如果手工输入势必会造成工作量很大，进度慢，检查困难，难以保证准确性。采用MSC软件自带的PCL语言，由于其语言的不通用性，导致此种方法的应用较少。本文通过使用常用编程软件Fortran编制MSC日志文件（例如：后缀为ses.01的文件）达到变截面偏置梁元的大量快速输入的目的。
图1 变截面梁元属性输入
2.2 patran日志文件格式
为得到patran建立变截面偏置梁元的输入格式，可在新建的patran文件中新建一个变截面偏置梁元的属性properties→create→1D→beam→cbeam创建一个变截面偏置梁元，打开patran.ses.XX（XX为数字）文件得到创建此单元的日志文件见图2所示。
3 程序结构图
通过fortran程序编制此日志文件，程序结构图见图3所示。
通过程序在patran.ses.XX日志文件中得到批量化的单元创建日志，通过Patran→File→Session→Play命令将此文件导入XXX.db文件中，能快速的为变截面偏置梁元赋属性。
4 结束语
将fortran程序引入MSC.patran单元属性的生成中，能快速准确的解决变截面偏置梁元属性赋值问题，参考这种方法还可以批量的导入各种单元的属性。该方法的合理利用大大的节约了单元属性赋值的工作量，提高了准确性，通过前期的输入准备工作形成的文本文件也更利于复查工作的进行。此方法应用简单，对此类工程问题有较高的实用价值。
