一种带缺口复合材料长桁的设计方法

标题：一种带缺口复合材料长桁的设计方法

摘要：本发明属于飞机结构设计领域，具体涉及到一种带缺口复合材料长桁的设计方法。包括以下步骤：设计无缺口复合材料长桁、长桁腹板上开肋通过缺口、设计长桁缺口处斜切角、设计长桁缺口附近的加宽底缘、长桁端头设计、长桁参数迭代优化。不用对翼肋开缺口，从而避免对肋强度造成削弱。特别对于翼型高度低的翼面结构，翼肋高度很低，很难甚至无法满足开缺口要求的情况，这种带缺口长桁的非常适用。长桁腹板开肋通过缺口后，通过底缘加宽补强，以及腹板和底缘的斜切，逐渐实现载荷的过渡，保证载荷沿长桁的顺利传递。

申请号：CN201811318909.6

申请日：2018/11/7

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：1.一种带缺口复合材料长桁的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设计无缺口复合材料长桁：
根据壁板结构中长桁的承载要求，按蒙皮内形，设计复合材料长桁的形状、几何尺寸及复合材料铺层；
2)长桁腹板上开肋通过缺口：
根据肋的几何形状，对长桁腹板开缺口，缺口处只保留长桁底缘；长桁缺口与肋之间必须留有足够的间隙，以避免因装配误差导致肋无法装配的问题；
3)设计长桁缺口处斜切角：
根据长桁受载大小，设计缺口处腹板斜切角度，使长桁腹板上的载荷顺利过渡到长桁底缘上；腹板斜切角两端倒圆R1和R2，以避免应力集中；腹板倒圆R2与长桁根部倒圆R5的间距K至少1mm；
4)设计长桁缺口附近的加宽底缘：
由于长桁腹板开缺口，导致长桁承载能力受到削弱；根据承载要求及承载能力削的弱程度，对底缘进行加宽，加宽处与原结构底缘通过斜切过渡，斜切起点和终点处倒圆R3和R4；加宽范围在展长方向，腹板斜切收窄起点与底缘斜切收窄起点间距D应不小于10mm；加宽后底缘宽度B由强度计算决定；
5)长桁端头设计：
本复合材料长桁与蒙皮通过二次胶接固化，需在长桁端头使用若干紧固件将长桁与蒙皮连接，防止长桁剥离；因此，长桁端头底缘应根据防剥离紧固件边距要求进行设计；长桁端头处腹板应设计斜切和倒圆角；
6)长桁参数迭代优化：
在上述设计基础上，进行强度计算和优化迭代，最终设计出一组满足强度要求的参数。

专利类型：发明申请