[發明專利]一種均布載荷作用下加筋壁板應力快速評估方法

有效

• 申請號: 202011406675.8
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112528402B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 張寶才;隋福成;王彥紅;于淼;解放
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于飛機加筋壁板設計領域，涉及一種均布載荷作用下加筋壁板應力快速評估方法。該方法包括步驟：確定加筋壁板的周邊固定方式；確定加筋壁板所承受的均布載荷P；確定加筋壁板短邊b與厚度δ的比值b/δ；若所述加筋壁板為正方形板，則通過正方形應力表查找所述正方形板的中心應力，若所述加筋壁板為矩形板，則進一步包括：確定加筋壁板長邊與短邊的比值a/b；按加筋壁板周邊固定方式，通過矩形中心應力及矩形邊緣應力表查找矩形板的中心應力及邊緣中心應力與正方形板的中心應力的修正參數，根據修正參數確定矩形板的應力。本申請可操作性強，在飛行器初步設計階段，能夠快速評估結構承載能力、重量估算并初步確定結構參數。

技術領域

本申請屬于飛機加筋壁板設計領域，特別涉及一種均布載荷作用下加筋壁板應力快速評估方法。

背景技術

現代飛行器結構較多采用縱橫加筋壁板結構，廣泛應用于氣密座艙壁板，油箱壁板、飛行器外部蒙皮等結構部件。均布載荷是壁板結構的主要載荷來源，對縱橫加筋壁板結構應力工程計算，確定結構尺寸參數和構型是飛行器結構設計的重要內容。

采用有限元法建立縱橫加筋壁板的力學模型對壁板結構應力分布和應力幅值進行計算是目前采用的主要計算方法。采用有限元法可以獲得較為精確的數值分析結果，需要綜合考慮加載與約束的簡化方式，當結構參數變化時需要重新分別計算并對比，確定最優方案。采用有限元法存在計算耗時長，計算工作量大，不利于結構初步設計階段對應力和重量估算要求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請在有限元計算與試驗驗證的基礎上，總結壁板應力與結構參數間的關系，繪制相關性曲線，形成的圖表可供設計人員快速查詢，得到所需的結構應力分布和幅值，用于快速評估加筋壁板應力，估算結構承載能力、重量估算、對結構構型進行優化。

本申請提供一種均布載荷作用下加筋壁板應力快速評估方法，包括：

步驟S1、確定加筋壁板的周邊固定方式；

步驟S2、確定加筋壁板所承受的均布載荷P；

步驟S3、確定加筋壁板短邊b與厚度δ的比值b/δ；

步驟S4、若所述加筋壁板為正方形板，則通過正方形應力表查找所述正方形板的中心應力，其中，所述正方形應力表表征了對不同周邊固定方式的正方形板的中心應力與比值b/δ、均布載荷P的關系，若所述加筋壁板為矩形板，則進一步包括：

步驟S41、確定加筋壁板長邊與短邊的比值a/b；

步驟S42、按加筋壁板周邊固定方式，通過矩形中心應力表查找所述矩形板的中心應力與正方形板的中心應力的第一修正參數，根據所述第一修正參數確定矩形板的中心應力，通過矩形邊緣應力表查找所述矩形板的邊緣中心應力與正方形板的中心應力的第二修正參數，根據所述第二修正參數確定矩形板的邊緣中心應力，其中，所述矩形中心應力表表征了對不同周邊固定方式的矩形板的中心應力與比值a/b及正方形板的中心應力之間的關系，所述矩形邊緣應力表表征了對不同周邊固定方式的矩形板的邊緣中心應力與比值a/b及正方形板的中心應力之間的關系。

優選的是，步驟S4中，所述加筋壁板的周邊固定方式包括固支或鉸支。

優選的是，步驟S4中，正方形板的中心應力與比值b/δ、均布載荷P的關系通過有限元分析確定。

優選的是，步驟S4中，通過正方形應力表查找所述正方形板的中心應力包括通過插值的方式求解所述正方形板的中心應力。

優選的是，步驟S42中，矩形板的中心應力與比值a/b及正方形板的中心應力之間的關系通過有限元分析確定；矩形板的邊緣中心應力與比值a/b及正方形板的中心應力之間的關系通過有限元分析確定。

優選的是，步驟S42中，通過矩形中心應力表查找所述矩形板的中心應力與正方形板的中心應力的第一修正參數包括通過插值的方式求解所述第一修正參數。