[發明專利]跨音速顫振模型復合材料單梁結構設計及其剛度計算方法

有效

• 申請號: 201110281412.3
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102354324A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 周錚;張瀟;張婷婷;周健斌;竇忠謙;劉亞萌;孫亞軍;孫耀立
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;徐年康

1.一種跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其由非金屬內核材料以及鋪貼于所述內核材料外層的單閉室薄壁殼體構成，其特征在于，所述殼體具有矩形倒圓角的閉合截面形式，并由復合材料以±α度與0度交替鋪設而成，其中，以0度鋪設表示復合材料沿垂直于截面的方向鋪設。

2.根據權利要求1所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其特征在于，所述閉合截面被劃分為主承載區、次承載區和過渡區，其中，所述主承載區的復合材料鋪層以0度鋪層為主，所述次承載區的復合材料鋪層以±α度鋪層為主。

3.根據權利要求2所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其特征在于，所述±α度為±45度。

4.根據權利要求2所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其特征在于，所述過渡區的截面形式為四分之一圓或橢圓。

5.根據權利要求1所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其特征在于，所述殼體由碳纖維增強復合材料鋪層組成。

6.根據權利要求1所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構，其特征在于，所述內核材料由復合材料泡沫和肋板構成。

7.用于計算權利要求1至6中任一所述的跨音速顫振模型復合材料單梁結構的截面剛度的計算方法，包括以下步驟：

(1)確定截面控制參數，包括：控制尺寸參數及材料性能參數；

(2)將步驟(1)中確定的截面控制參數輸入到控制運算器中，按照建立的計算模型得出截面彎曲剛度和截面扭轉剛度；

(3)判斷計算得出的截面彎曲剛度和截面扭轉剛度是否滿足目標剛度，若不滿足，改變截面控制參數，重復步驟(1)至(2)，直至滿足目標剛度，結束計算，得到截面最終設計參數。

8.根據權利要求7所述的計算方法，其特征在于，所述步驟(1)中的截面控制參數包括截面高度H、截面寬度B、倒角半徑R、±α度鋪層數、0度鋪層數、材料的拉壓剪模量等。

9.根據權利要求7所述的計算方法，其特征在于，所述步驟(2)中計算得出的截面彎曲剛度和截面扭轉剛度包括對截面各區域計算值的疊加，即，將截面分為主承載區、次承載區和過渡區，

截面的總彎曲剛度EI_截面＝EI_主承載區+EI_次承載區+4×EI_過渡區，

截面的總扭轉剛度

其中，

Area為截面側壁中線所圍面積，T(s)為積分點的殼體厚度，G(s)為模量參數。

10.根據權利要求9所述的計算方法，其特征在于，截面各區域的彎曲剛度分別為：

EI_主承載區＝E×(1+a)×(H³-h³)×b/12

EI_次承載區＝E×(2×C)³×T×2/12

其中，h、b、C、T、t、θ均為截面幾何尺寸，E、a為模量參數。

11.根據權利要求9所述的計算方法，其特征在于，在對截面各區域的扭轉剛度值進行疊加之后，采用修正系數δ對GJ_截面進行修正，修正系數

δ=(293.17×ξ2-10.627×ξ+0.0837)100+1]]>

其中，ξ是主承載區單邊厚度與閉室最小邊距的比值。