[發(fā)明專利]一種加強(qiáng)型矩形機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011612902.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112699486B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇雁飛;惠紅軍;郭軒;趙占文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 張明

本發(fā)明公開(kāi)了一種加強(qiáng)型矩形薄壁機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配計(jì)算方法，包括：根據(jù)實(shí)際加強(qiáng)型機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸，建立加強(qiáng)型機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)模型；計(jì)算機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)模型剖面特性相關(guān)參數(shù)，包括扇性面積、主扇性慣性矩、扇性靜距、剖面正應(yīng)力和剖面剪應(yīng)力；在機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)模型剖面中，基于四個(gè)加強(qiáng)梁位置的軸力和彎矩的表達(dá)式，分別確定左側(cè)邊、右側(cè)邊以及頂邊的彎矩、軸力和剪力的表達(dá)式，由此計(jì)算大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配。采用本發(fā)明得到的公式化確定參數(shù)方法，無(wú)論大開(kāi)口尺寸參數(shù)如何變化，都可以快速得到扭轉(zhuǎn)載荷分配情況，有效提高了工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種加強(qiáng)型矩形薄壁機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配計(jì)算方法。

背景技術(shù)

大開(kāi)口結(jié)構(gòu)切斷了飛機(jī)結(jié)構(gòu)傳力路線，是飛機(jī)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。常規(guī)的圓形機(jī)身大開(kāi)口由少量的設(shè)計(jì)依據(jù)，而矩形開(kāi)口是特殊的艙體開(kāi)口，為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，型號(hào)設(shè)計(jì)中缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，且飛機(jī)設(shè)計(jì)資料中缺乏該中類型結(jié)構(gòu)的介紹。

相對(duì)于傳統(tǒng)飛機(jī)圓形機(jī)身結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)型矩形機(jī)身剖面是一種特殊的飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式，而含大開(kāi)口的矩形機(jī)身更是特殊飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，扭轉(zhuǎn)載荷下的傳力分析更是較其它載荷復(fù)雜得多；大開(kāi)口結(jié)構(gòu)一般為飛機(jī)機(jī)身下部的投放口、貨艙艙門(mén)安裝口、彈艙艙門(mén)安裝口等。載荷分析以及載荷分布確定是結(jié)構(gòu)布置的前提和基礎(chǔ)，現(xiàn)有的飛機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)資料大多是針對(duì)常規(guī)飛機(jī)布局，對(duì)特殊形式的布局諸如矩形剖面大開(kāi)口并無(wú)介紹。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種加強(qiáng)型矩形薄壁機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配計(jì)算方法，為確定結(jié)構(gòu)布置提供基礎(chǔ)，用于指導(dǎo)機(jī)身大開(kāi)口機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種加強(qiáng)型矩形薄壁機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配計(jì)算方法，包括：

根據(jù)實(shí)際加強(qiáng)型機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸，建立加強(qiáng)型機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，所述結(jié)構(gòu)模型中，對(duì)于實(shí)際大開(kāi)口結(jié)構(gòu)兩端的加強(qiáng)框，將其簡(jiǎn)化為以其中一個(gè)加強(qiáng)框與大開(kāi)口連接的模型結(jié)構(gòu)；設(shè)定一個(gè)約束端面來(lái)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)大開(kāi)口結(jié)構(gòu)端部的加強(qiáng)框，大開(kāi)口結(jié)構(gòu)模型的端面與約束端面重合，將該端面作為固定端，另外一個(gè)端面作為加載端；在大開(kāi)口結(jié)構(gòu)模型的四個(gè)角點(diǎn)處，分別取一個(gè)集中點(diǎn)來(lái)模擬實(shí)際的加強(qiáng)梁結(jié)構(gòu)；在所述結(jié)構(gòu)模型中確定坐標(biāo)軸原點(diǎn)，繼而建立坐標(biāo)系；在加載端對(duì)大開(kāi)口結(jié)構(gòu)模型施加圍繞x軸的扭轉(zhuǎn)載荷，從而建立扭轉(zhuǎn)模型；

計(jì)算機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)模型剖面特性相關(guān)參數(shù)，包括扇性面積、主扇性慣性矩、扇性靜距、剖面正應(yīng)力和剖面剪應(yīng)力；

在機(jī)身大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)模型剖面中，基于四個(gè)加強(qiáng)梁位置的軸力和彎矩的表達(dá)式，分別確定左側(cè)邊、右側(cè)邊以及頂邊的彎矩、軸力和剪力的表達(dá)式，由此計(jì)算大開(kāi)口結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)載荷分配。

進(jìn)一步地，在所述結(jié)構(gòu)模型中確定坐標(biāo)軸原點(diǎn)，繼而建立坐標(biāo)系，包括：

以大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的對(duì)稱面為基準(zhǔn)，該對(duì)稱面垂直剖分大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的端面；在對(duì)稱面與端面的相交線上，取距離大開(kāi)口結(jié)構(gòu)頂部z_h的點(diǎn)作為O點(diǎn)，z_h的計(jì)算公式為：

其中，h表示大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的高度，b表示大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的寬度，δ表示大開(kāi)口結(jié)構(gòu)的壁厚；F_up表示上部左右兩側(cè)的加強(qiáng)梁在模型中的面積，F(xiàn)_down表示下部左右兩側(cè)加強(qiáng)梁在模型中的面積；

基于所述原點(diǎn)O，確定以大開(kāi)口結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸，高度方向?yàn)閦軸且指向上，y軸根據(jù)右手坐標(biāo)系法則確定。

進(jìn)一步地，所述扇性面積、主扇性慣性矩、扇性靜距的計(jì)算過(guò)程為：