[發明專利]一種基于工程梁理論的TBW布局飛機機翼結構分析方法

有效

• 申請號: 201910565468.8
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110334427B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 范周偉;祝雯生;胡京煜;錢曉強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種基于工程梁理論的TBW布局飛機機翼結構分析方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：對TBW布局飛機的機翼部分進行幾何建模，定義了機翼部分的幾何參數；所述機翼部分包括：主機翼、斜撐和支撐；

步驟2：根據上述的幾何參數建立TBW布局飛機機翼部分的三維幾何模型；

步驟3：根據機翼部分的三維幾何模型和幾何參數確定機翼部分的盒段，將盒段分割成若干個小段，計算每個小段的等效剛度；從而計算得到主機翼、斜撐以及支撐的等效剛度；

步驟4：對步驟2中機翼部分的三維幾何模型進行簡化：將主機翼、斜撐視為梁模型，主機翼與機身的連接處視為固支；斜撐與機身的連接處視為固支；斜撐末端與機翼的連接處視為鉸支；將支撐視為桿模型，支撐與主機翼、斜撐的連接處視為鉸支；

步驟5：將氣動載荷沿展向施加到主機翼的梁模型上，并根據虛力原理，對簡化后的模型進行受力分析，得到每個小段的應力大小以及結構位移；

步驟6：根據簡化后模型的每個小段的應力大小以及結構位移判斷該機翼設計結構是否合理；

所述步驟5中具體得到簡化后模型的每個小段的應力大小以及結構位移的方法為：

將氣動載荷沿展向施加到主機翼的梁模型上，簡化后機翼部分的三維幾何模型為一個靜不定結構，采用單位載荷法，并基于虛力原理將原靜不定結構拆分為兩個靜定結構，從而得到如下方程組：

其中，X₁、X₂為假設的單位虛力；δ₁₁為虛力X₁的作用點在虛力X₁作用下的位移；δ₁₂為虛力X₁的作用點在虛力X₂作用下的位移；δ₂₁為虛力X₂的作用點在虛力X₁作用下的位移；δ₂₂為虛力X₂的作用點在虛力X₂作用下的位移；Δ_1P為虛力X₁的作用點在外部載荷P作用下的位移；Δ_2P為虛力X₂的作用點在外部載荷P作用下的位移；

求解方程組得到X₁、X₂與外力P的關系，在由結構力學根據X₁、X₂與外力P的關系計算得到原靜不定結構的每個小段的應力大小以及結構位移。

2.根據權利要求1所述的一種基于工程梁理論的TBW布局飛機機翼結構分析方法，其特征在于，所述計算主機翼、斜撐以及支撐的等效剛度的具體方法為：用垂直于盒段展向的平面將盒段分割為若干個有限元小段，基于每小段內的結構尺寸不變，計算每小段的等效剛度；從而得到主機翼、斜撐以及支撐的等效剛度。

3.根據權利要求2所述的一種基于工程梁理論的TBW布局飛機機翼結構分析方法，其特征在于，根據步驟3中各小段的結構尺寸和材料屬性，計算出機翼部分的結構重量。

4.根據權利要求1所述的一種基于工程梁理論的TBW布局飛機機翼結構分析方法，其特征在于，所述位移Δ_2P、Δ_1P、δ₁₁、δ₁₂、δ₂₁、δ₂₂的計算方法如下所示：

其中，EJ為機翼的等效剛度，M₁為X₁所產生的力矩，M₂為X₂所產生的力矩，M_P為外力P即氣動載荷所產生的力矩。