[發明專利]一種變截面航空長梁結構件抗彎剛度計算方法

在審

• 申請號: 201711154492.X
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107966257A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 黃曉明
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

1.本發明一種航空長梁結構件抗彎剛度計算方法是基于反推方法獲得航空長梁結構件躍式變截面分布特征時剛度數值。該發明的基本思想是使梁類航空結構件與具有相同長度的等截面梁等效，利用梁的彎曲變形能來計算復雜變截面梁的等效剛度。

2.根據權利要求1所述的一種變截面航空長梁結構件剛度計算方法，其特征在于，具體如下步驟：

1)利用通用商業有限元軟件構建等截面長梁件和變截面航空長梁件，二者主體長、寬、高結構一致。

2)建立分析步、材料屬性、連接關系，通過三點壓彎方式，具體為長梁工件兩端分別為固接和鉸接約束，不同位置施加垂直載荷。

3)有限元模型提交計算，獲得等截面長梁件和變截面航空長梁件在一定載荷作用下彎曲變形曲線。

4)梁的截面轉角沿梁的長度變化，通過考慮長度為dx的梁單元，然后進行積分來求其應變能：其中E-工件材料彈性模量，I-截面慣性矩，y(x)-長梁彎曲變形曲線，L-長梁長度。

5)令等截面梁和變截面航空梁的彎曲應變能分別為U1和U2，并令ε＝U1-U2，即y1(x)，y2(x)為等截面梁和變截面梁的變形曲線方程，通過3)計算，I2為等截面梁慣性矩，計算公式為I2＝BH3/12，B和H分別為截面長和寬。

6)通過5)中ε＝0求出變截面梁的截面慣性矩I2，進而求得等效剛度：K＝EI/L。

3.根據權利要求2所述的方法其特征在于，通過有限元建模能快速實現等截面梁和變截面梁三點壓彎變形曲線的構建。

4.根據權利要求2所述計算步驟其特征在于，通過提取有限元計算變形曲線的函數關系計算彎曲應變能。

5.根據權利要求2所述的計算步驟其特征在于，利用權利要求4中的彎曲應變能和解析計算獲取的等截面梁慣性矩，反推變截面梁的剛度。