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Structures应用于飞机结构设计

作者：LMS

飞机架制造商们不断地创造具有创新性的设计，尽可能地采用新型轻质材料。并一直关注

于乘客的舒适性，为了能够在这些竞争因素中达到完美的平衡，这一切要求飞机设计团队

面临严峻的挑战。在保证设计精度的前提下，在更短的时间内，在一个平台上不但能开发

出多种机型，同时能够兼顾对重量、耐久性、结构动力学特性等多性能属性的平衡，仿真

手段的采用在飞机设计中成为主力。

另一方面，设计团队也面临许多困扰：系统级仿真的时间不足，迭代次数少，仿真可靠性

低；设计缺陷往往在设计后期才能被发现，而此时修正的空间受诸多约束条件的限制；设

计分析数据多平台并存，大量的开发时间被消耗在数据转换上……，面对这些问题，设计

团队迫切需要一个统一集成的、专业的、CAE驱动的、实现快速迭代的、可以进行多属性

优化的设计工具。

为应对航空业界的挑战，LMS公司开发出了LMSVirtual.LabStructures，这一高效统一集

成的、以CAE驱动的，可进行快速迭代，同时可基于LMSVirtual.Lab平台进行耐久性、

声学、结构动力学等多属性化。

LMSVirtual.LabStructures具备以下特点：

集成环境中的完整流程

LMSVirtual.LabStructures与达索公司（DassaultSystèmes）的CATIAV5以及开放的

SIMULIA平台无缝集成，扩展完善CATIAV5的CAE功能，为建模和工业标准求解器(如

MSC.Nastran、NXNatran、Ansys、Abaqus)提供了集成的驱动软件。在LMSVirtual.Lab

Structures结构分析模块中，LMS公司还推出了统一的建模环境，其集成了所有模型创建

工具，以及多学科仿真功能，可以准确评估飞机或其他复杂机械装配的系统级性能。这一

新的建模和装配解决方案，可以灵活地从多部件和子系统模型开始创建系统级仿真模型。

使用LMSVirtual.LabStrutures结构分析软件，系统级的严格分析可以轻松的进行，通过

生成微分模型，用于力度、噪声、振动和耐久性相关的后处理。

图1、Airbus应用LMSVirtual.LabStructures进行结构设计

适应基于几何结构或网格分析的灵活性

集成的LMSVirtual.LabStructures解决方案非常灵活，可以进行基于几何结构的分析，或

者基于网格的分析。基于几何结构的分析方法能够让用户在初始CAD几何结构的基础上进

行不同方案的设计，并在整个仿真流程中保持一致性。基于网格的分析方法可以让用户直

接修改已有的网格模型和有限元模型，同时还能在修改初始CAD设计之前灵活地分析其他

的设计方案。

仿真驱动的设计

LMSVirtual.LabStructures避免了有限元前/后处理的分歧，为在CATIAV5环境中进行的

结构分析提供了集成的环境。这一解决方案可以帮助公司进一步开发基于仿真的产品，提

供先进的分析方法指导工程师们在设计周期的早期进行性能优化。其中的LMSVirtual.Lab

网格变形功能可以独立于网格所应用的功能品质属性，帮助工程师修改和变形现有的网格。

不需要网格重划而保持模型的完整性。用户可以移动控制区来进行变形，然后应用各种判

据来检查用于仿真的网格质量，还可以检查所需的任何局部改变。得出的网格可以输出，

或直接用于振动噪声、耐久性或其它分析。

图2、Airbus与LMS合作应用LMSVirtual.LabStructures进行网格变形

这一特点，工程师可以在早期概念设计阶段通过将先前的模型变形至目标款式，来开发完

整的仿真模型。这样就可以让工程师在第一个完整的CAD或有限元模型可用之前，进行大

量的分析，同时可以更早地得到更好的设计指向。通过LMSVirtual.LabStructures可以工

程师们可以轻松运行假设分析功能，快速评价不同的设计方案，从而提升产品创新性。

快速的迭代优化—实现可靠仿真

LMSVirtual.LabStructures提供了一整套基于网格前处理功能，完全集成并完善了CATIA

V5的前处理功能。实现从几何(CAD)设计-网