(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 202211515126.3 (22)申请日 2022.11.30 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 申请人 北京动力机 械研究所 (72)发明人 邸昊源　管晓乐　王泽宇　李洪双　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 徐晓鹭 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于Abaqus二次开发的 中介机匣快速建模方法。 首先根据中介机匣几何 结构确定特征参数， 基于强度、 刚度等准则并结 合力学公式建立不同准则下中介机匣内、 外壁厚 等关键参数的数学模型， 接着 选取数学模型计算 结果中的最佳关键参数作为设计参数， 并利用 Abaqus‑Python进行二次开发， 以所构建关键参 数数学模型为建模依据实现中介机匣自动化批 量化建模以及有限元分析， 同时构造中介机匣建 模GUI用户操作界面。 该快速建模方法对于航空 发动机承力机匣设计具有重要参 考意义。 权利要求书5页 说明书12页 附图9页 CN 115544674 A 2022.12.30 CN 115544674 A 1.一种基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1， 分析中介机匣几何结构， 确定其特 征参数； 步骤2， 明确中介机匣载荷工况， 选择机匣各部件刚度设计准则及强度设计准则； 步骤3~步骤5， 构建关键参数数学模型， 包括基于刚度准则和强度准则分别构建外机匣 壁厚数学模型、 内机匣壁厚数 学模型和承力支板壁厚数 学模型； 其中， 内、 外机匣壁厚数学模型基于 刚度准则的设计基准分别为内、 外机匣拉伸刚度 下 的轴向变形量以及弯曲刚度下的最大挠度； 基于强度准则的设计基准分别为内机匣沿 壳体 正应力与沿剖面 正应力、 外 机匣正应力与弯曲应力； 承力支板壁厚数学模型基于刚度准则的设计基准为承力支板在剪切刚度下的剪切变 形量以及径向刚度下的径向变形； 基于强度准则的设计 基准为承力支板拉伸正应力； 步骤6， 基于所述关键参数数学模型， 在Abaqus中建立中介机匣结构有限元模型， 对模 型进行装配、 网格划分并设置材 料参数、 载荷以及边界条件， 并提交求 解得到RPY文件； 步骤7， 利用Abaqus ‑Python二次开发功能， 将RPY文件进行批量 提交、 计算、 提取 结果； 步骤8， 利用Python建立基于Abaqus的中介机匣建模GUI用户界面， 实现建模界面可视 化。 2.根据权利 要求1所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法， 其特征在于， 由于同类型发动机的设计基准相 趋近， 令同类型发动机的设计基准相等， 结合同类型发动 机已知的设计基准值及本发动机中介机匣各部件已知参数构建等式， 得到本发动机所述关 键参数数学模型。 3.根据权利 要求2所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法， 其特征在于， 步骤3基于刚度准则的外 机匣壁厚数 学模型建模步骤为： 步骤3‑1， 以外机匣轴向变形量 ∆L为设计基准的外 机匣壁厚为 式中，Fmax为发动机推力， E为弹性模 量，δ1为以轴向变 形量为设计基准下的外机匣厚度， rmin为外机匣最小半径，  l为外机匣长度，  a0为关于轴向变形量的修 正系数， ； 其中以∆L为设计基准， 各个发动机的轴向变形量是相趋近的， ∆L为同类型发动机的 轴向变形量； 同理认为各个同类型发动机的设计 基准均是相趋 近的； 外机匣最大挠度为 w1， 式中， k1为径向力拟合系数， δ2为弯曲刚度准则下的外 机匣厚度； 以弯曲刚度为设计 基准的外 机匣壁厚为： 式中δ2为以弯曲刚度为设计基准下的外机 匣厚度，b0为与外机 匣最大挠度相关的修正权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115544674 A 2系数， 其值为 。 4.根据权利 要求3所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法， 其特征在于， 步骤3基于强度准则的外机匣壁厚数学模型建模步骤为： 步骤3 ‑2， 外机匣的正应力为 ， 以正应力为设计 基准的外 机匣壁厚为： 式中δ3为以正应力为设计基准下外机匣厚度， 为许用强度，  n0.2为强度储备系数， c0为与正应力相关的修正系数， 利用设计基 准相趋近 ， 下标“已知”表示同类型 发动机已知的设计 基准值， 即σ1已知表示同类型发动机已知的外 机匣的正应力， ; 以弯曲应力 为设计基准的外 机匣壁厚为： 式中d0为与外机匣弯曲应力相关的修正系数， ， 弯曲应力 ， σ2已知表示同类型发动机已知的弯曲应力。 5.根据权利 要求4所述的基于Abaqus二次开发的中介机匣快速建模方法， 其特征在于， 步骤4中基于刚度准则的内机匣壁厚数 学模型建模步骤为： 步骤4‑1， 以内机匣拉伸刚度轴向变 形量 为设计基准的 内机匣壁厚为： 式中δ5为以拉伸刚度轴向变形量为基准下内机匣厚度， R1为内机匣最大半径， r1为内机 匣锥面小端中面半径， l1为内机匣长度， θ为内机匣斜角， e0为与内机匣轴向变形量相关的修 正系数， ，∆l已知表示同类型发动机已知的内机匣拉伸刚度轴向变形量； 以弯曲刚度为设计 基准的内机匣壁厚为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115544674 A 3