[發(fā)明專利]一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510354828.1
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN105046058B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 駱金威;林勇;隋少春;牟文平
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 安瑋

技術領域

本發(fā)明涉及一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法，特別涉及一種一側敞口的槽腔的腹板的剛度計算方法。

背景技術

框體零件中有一類零件具有多個敞口槽腔結構特征，這類框體零件隨著精度提高，零件剛性不夠、加工變形等因素導致數(shù)控可加工性越來越差，制造難度越來越大。業(yè)界的研究主要采用虛擬仿真、有限元分析等手段，集中在機床、刀具、切削參數(shù)、走刀軌跡，切削力等方面，忽略了對零件自身結構剛性強弱的分析和研究，目前還不能精確計算表達敞口槽腔結構特征的剛性。工程實踐表明，敞口槽腔的底板即腹板的剛性強弱是影響框體零件裝夾及加工質量的首要因素。因此，精確計算腹板的剛性，可以為框體零件的裝夾方案設計和框體零件的加工質量控制帶來理論依據(jù)，從而對框體零件的裝夾方案設計和采取的工藝策略形成理論指導。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術存在的還不能精確計算表達敞口槽腔腹板結構特征的剛性的問題，本發(fā)明提供了一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法。本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法，其特征在于，所述的敞口槽腔一側敞口且腹板處處等厚，包括如下步驟：

1)首先確定敞口槽腔的敞口邊緣的腹板的敞口中點是最弱剛度點；

2)以最弱剛度點為懸臂梁的自由端，以腹板封閉區(qū)域的邊界的任意點為懸臂梁的約束端，將腹板微分成微分梁，以懸臂梁彎曲模型為依據(jù)，按公式(1)計算微分梁剛度K₀，

3)對微分梁剛度計算表達式(1)沿腹板封閉區(qū)域的邊界積分，計算腹板最弱剛度點的總體抗彎剛度K_N，

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術具有如下積極效果，本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法，將力學模型與工程實踐相結合，使工程問題能被精確表達；本發(fā)明的腹板剛度計算方法基于懸臂梁彎曲模型，不需借助有限元等分析軟件，僅從框體零件的敞口槽腔特征為出發(fā)點，快速計算出腹板剛度；得到的腹板剛度，能對加工過程中框體零件的裝夾方案和質量控制提供理論依據(jù)，從而減少專用工裝、縮短工裝制造周期，降低成本、提高效率。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的懸臂梁彎曲變形模型慣性矩示意圖。

圖2是圖1的A-A截面示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的懸臂梁受力示意圖。

圖4是本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的敞口槽腔結構示意圖。

圖5是本發(fā)明的敞口槽腔腹板是矩形的實施例簡化結構示意圖。

圖6是本發(fā)明的敞口槽腔腹板是圓形的另一個實施例簡化結構示意圖。

具體實施方式

圖1是本發(fā)明的一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的懸臂梁受力示意圖，圖2是圖1的A-A截面圖，截面為矩形，其中Z是彎曲變形的中性軸，則懸臂梁截面對相對于Z軸的慣性矩I計算公式如(1-1)：

公式(1-1)中，

I:懸臂梁截面相對于Z軸的慣性矩，

m:矩形長度，

n:矩形寬度，

圖3是一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的懸臂梁受力示意圖。懸臂梁自由端的剛性最弱點受到的集中載荷F，產生彎曲變形值ω，按懸臂梁彎曲變形力學模型，用公式(1-2)計算懸臂梁自由端的剛性最弱點彎曲變形值ω，

(1-2)公式中：

ω：懸臂梁自由端的剛性最弱點的彎曲變形值；

F：懸臂梁自由端受到的集中載荷；

E：楊氏模量；

I:懸臂梁截面相對于Z軸的慣性矩；

l：懸臂梁的長度；

k_i：懸臂梁自由端的剛性最弱點的抗彎剛度。

當懸臂梁截面為矩形，則代入公式(1-1)得出懸臂梁自由端的剛性最弱點的抗彎剛度k_i的計算公式(1-3)

圖4是一種敞口槽腔腹板的剛度計算方法依據(jù)的敞口槽腔結構示意圖，腹板敞口AB處的中點是Ο點，也是剛性最弱點，根據(jù)上述懸臂梁自由端的剛性最弱點的抗彎剛度k_i的計算公式(1-3)，得出任意微分梁剛性最弱點的抗彎剛度的解析表達式

式中：

K_o：微分梁自由端的抗彎剛度；

t：腹板厚度；

ds：微分梁寬度；

l(s)：微分梁的長度表示為s的函數(shù)；