[發明專利]承受反對稱集中載荷的圓拱形加強框結構參數確定方法

有效

• 申請號: 202011597891.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112699461B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張洪智;劉彥杰;張彬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張明

1.一種承受反對稱集中載荷的圓拱形加強框結構參數確定方法，其特征在于，包括：

建立圓拱形加強框的數學模型，在圓拱形加強框承受反對稱集中載荷時，分析圓拱形加強框的受力狀態、變形協調條件，其中：

所述反對稱集中載荷為在機身與尾翼連接交點處向加強框頂部施加的垂向集中反對稱載荷，以加強框垂向軸線為對稱面，兩側的連接點各承受T/2的反對稱集中載荷；在承受反對稱集中載荷時，圓拱形加強框的中點記為O，O點與對稱面一側承受載荷處的點的連線，與所述對稱面之間的夾角記為α，加強框的半徑記為R，兩側支持面的中點分別與O點的連線之間的夾角為大開口角，記為2β；記對稱面沿順時針方向的轉角為θ，則θ的范圍為[0，π-β]；所述支持端面A和B上將產生順時針或逆時針方向的彎矩M_A、M_B，并在支持端面上產生垂向的約束反力R_A、R_B以及水平方向的約束反力H_A、H_B；

確定圓拱形加強框任意剖面的彎矩、剪力的表達式；

基于得到的圓拱形加強框任意剖面剪力表達式，根據加強框任意剖面對應的轉角θ，確定所述加強框任意剖面腹板厚度，并確定加強框任意剖面框緣條面積；

所述確定圓拱形加強框任意剖面的彎矩、剪力的表達式，包括：

在0≤θ≤α、α≤θ≤π-β時，在考慮支持端面上產生彎矩的前提下，分別建立對應的彎矩方程；

建立彎矩對支持端面B處所產生彎矩M_B的偏導，利用結構的對稱性，綜合變形協調條件可建立B支持端面處關于彎矩M_B的方程，包括支持端面B處的轉角方程；

求解所述轉角方程，得到支持端面B處彎矩M_B；

將求解得到的持端面B處彎矩M_B帶入到任意剖面彎矩方程，得到0≤θ≤α、α≤θ≤π-β所對應的任意剖面的彎矩表達式，并建立剪力表達式；

所述在0≤θ≤α、α≤θ≤π-β時，在考慮支持端面上產生彎矩的前提下，分別建立對應的彎矩方程，包括：

當0≤θ≤α時，則0≤θ≤α任意剖面的彎矩方程為：

當α≤θ≤π-β時，則α≤θ≤π-β任意剖面的彎矩方程為：

所述支持端面B處的轉角方程，表示為：

其中，U表示變形能，U_BC為支持端面B與圓拱形加強框頂點處C之間的變形能，EI表示圓拱形加強框任意剖面的剛度；

所述支持端面B處彎矩M_B表示為：

所述0≤θ≤α、α≤θ≤π-β所對應的任意剖面的彎矩表達式為：

當0≤θ≤α時：

當α≤θ≤π-β時：

所述建立剪力表達式，表示為：

當0≤θ≤α時，則0≤θ≤α任意剖面的剪力表達式為：

當αθ≤π-β時，則αθ≤π-β任意剖面的剪力值為：

2.根據權利要求1所述的承受反對稱集中載荷的圓拱形加強框結構參數確定方法，其特征在于，確定所述加強框任意剖面腹板厚度，并確定加強框任意剖面框緣條面積，包括：

確定所述加強框任意剖面腹板厚度的公式為：

H表示加強框任意剖面對應的框高度，[τ_cr]表示加強框任意剖面對應的框腹板許用剪應力，當0≤θ≤α時，Q(θ)＝Q(θ)_T1；當αθ≤π-β時，Q(θ)＝Q(θ)_T2；

其中，確定加強框任意剖面框緣條面積A，所采用的公式為：

其中，[σ_cr]表示加強框任意剖面對應的框緣條許用應力；當0≤θα時，M(θ)＝M(θ)_T1；當α≤θ≤π-β時，M(θ)＝M(θ)_T2。

3.根據權利要求1所述的承受反對稱集中載荷的圓拱形加強框結構參數確定方法，其特征在于，所述圓拱形加強框包括圓拱形的框內緣條、框外緣條以及設置于框內緣條、框外緣條之間的框腹板，框內緣條、框外緣條之間還分布有腹板加筋；所述框內緣條、框外緣條的下端通過支持端面A和支持端面B固定連接與后體“大開口”邊梁結構上。