本文提供了一种剖面刚心坐标的有限元计算方法，方法简单便于操作。在进行飞行器设计时，剖面刚心的计算，对解决涉及到扭转变形的某些问题，例如计算机翼的颤振时，起到了重要的作用。本文以复合材料T型长桁的刚心计算为例，采用软件为Altair公司的HyperMesh前处理求解器和OptiStruct求解器进行分析。品牌型号：不限无要求系统版本：Windows7及以上版本软件版本：HyperWorks13.0及以上版本方法/步骤1/6分步阅读

创建复合材料T型长桁有限元模型，包括网格、材料、铺层属性、边界条件、载荷、分析步，其中复合材料长桁的材料坐标系调整可参考“HyperMesh中修改复合材料材料坐标系”；

单位采用N-mm-℃；

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对于有限元计算刚心坐标时，模型一端采用固支边界条件（约束1-6节点自由度），在另一端剖面平面上任一点通过RBE2连接剖面节点；

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载荷施加：分别在加载点施加两个剖面内垂直的单位载荷以及垂直剖面的扭矩；以本模型中复合材料T型长桁为例，剖面与XY平面平行，故施加X方向和Y方向的单位载荷a N，Z方向的扭矩Mz为a N*mm.本模型为了使变形明显，取a为100；

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创建3个分析线性分析步，结果文件中输出位移Displacement、Ratation、Stress和Strain，分别求解在Fx、Fy和Mz载荷作用下模型的变形；

下图所示任意加载点下在Fx、Fy工况下分别发生了扭转变形，说明加载点不是刚心；

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根据材料力学扭转变形相关理论知识，如下图所示，给出了剖面刚心与任意加载点左边直接的关系；

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下面给出基于上述复合材料T型长桁剖面刚心验证结果，基于上述方法得到的剖面分别在X和Y方向的100N载荷，发现剖面只发生弯曲变形没有扭转变形，表明通过上述方法得到的剖面刚心坐标为剖面的刚心位置。

表明本文所介绍的通过有限元法计算剖面刚心坐标的方法是有效的。

注意事项

加载点需要同剖面采用RBE2连接，RBE3约束结果会出现偏差。

如有疑问可以向本人提问。

HYPERWORKS剖面刚心有限元法数值模拟