复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法

标题：复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法

摘要：本发明公开了一种复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法，首先根据有限元节点载荷确定相邻长桁之间距离，然后根据复合材料加筋壁板局部屈曲载荷和总体屈曲载荷之间的关系，确定出长桁缘条和腹板的厚度和高度。本发明对复合材料加筋壁板长桁间距的确定给出了工程计算方法，此种方法对长桁布置具有指导意义。本发明对复合材料加筋壁板长桁参数的确定给出了工程计算方法，此种方法对于长桁的参数设计有指导意义。此种方法确定出基本参数，代入有限元模型进行尺寸优化，可以提高计算效率，降低运算成本。

申请号：CN201611217576.9

申请日：2016/12/26

申请人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所

首项权利要求：复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法，其特征在于，首先根据有限元节点载荷确定相邻长桁之间距离，然后根据复合材料加筋壁板局部屈曲载荷和总体屈曲载荷之间的关系，确定出长桁缘条和腹板的厚度和高度，具体包括以下步骤：第一、确定长桁间距：①：提取翼展1/3处有限元剖面弯矩载荷M；②：将①步骤中，剖面弯矩载荷M代入公式(1)，求出复合材料加筋壁板轴力N；N=MHcp—(1)式中：N：上/下翼面总轴力；M：翼面切面弯矩；Hcp：翼盒平均高度，计算按公式(2)；Hcp=H1+H2+2Hmax4—(2)式中：H1：剖面前梁翼型高度；H2：剖面后梁翼型高度；Hmax：剖面最大外形高度；③：计算翼面承受总轴力所需的总面积A，按公式(3)计算；A=NE× ϵ —(3)式中：E：弹性模量，初步计算E取值55GPa；ε：设计需用应变，初步设计时ε取值3200με；④：确定长桁面积Ast和蒙皮面积Ask；初步计算长桁面积按Ast＝0.35A，蒙皮面积按Ask＝0.65A；⑤：确定蒙皮厚度δsk，按公式(4)计算；δ sk=AskB—(4)式中：B：翼面剖面前后梁之间距；⑥：确定长桁间距b，按公式(5)计算；Nx=π 2D22b2[ D11D22(ba)2m2+2(D12+2D66D22)+(ab)21m2] —(5)式中：b：长桁间距；Dij：复合材料加筋壁板蒙皮弯曲刚度系数；初步计算时，0°取值40％，90°取值10％，±45°取值50％；α：翼肋间距；m：沿长桁方向屈曲半波数；Nx：按公式(6)计算；Nx＝E×ε×δsk???(6)第二、确定长桁参数：长桁参数主要有长桁缘条宽度bf、长桁腹板高度hw、长桁缘条厚度tf和长桁腹板厚度tw：①长桁缘条厚度tf一般为蒙皮厚度的0.5～0.8δsk，初步计算tf＝0.8δsk；②长桁腹板厚度tw取值为2倍的长桁缘条厚度tf，tw＝2tf；③确定长桁缘条宽度bf，按公式(7)计算；bf＝6D+tw+14???(7)式中：D：修理时所需要紧固件直径；tw：长桁腹板厚度；②：确定长桁腹板高度hw，按公式(8)计算；Nx× b=Pe1+λ Pe/Gtwhw—(8)式中：Nx：按公式(6)计算得出；b：按公式(5)计算得出；λ：形状系数，初步计算λ＝1.2；G：长桁腹板剪切模量，初步计算G取值15～20；tw：长桁腹板厚度；Pe：复合材料加筋壁板欧拉屈曲载荷。初步计算按公式(9)计算；Pe=cπ 2(EI)a2—(9)式中：c：复合材料加筋壁板端部支持系数，初步计算c＝1；EI：复合材料加筋壁板剖面弯曲刚度；α：翼肋之间距离。

专利类型：发明申请