[发明专利]一种飞机受拉结构破坏载荷的预测方法

说明书

本发明公开了一种飞机受拉结构破坏载荷的预测方法，属于飞机受拉结构静力试验技术领域。包括:步骤一、建立有限元模型并进行结构受力数值仿真计算；步骤二、确定结构危险部位以及结构危险部位的等效应变能门槛值；步骤三、绘制结构危险部的应变能‑位置曲线；根据数值计算得到的结构危险部位的应力状态，确定局部结构的主应力方向；以结构危险部位为起点，沿结构应力主方向绘制一条传力线并绘制传力线上的应变能‑位置曲线；步骤四、选择应变能‑位置曲线上多个点作为静力试验中的应变测量点并计算测量点的应变能；步骤五、当结构危险点的应变能达到等效应变能门槛值时即判断结构将发生破坏；本发明可以预测结构塑性破坏载荷，从而降低试验风险。

技术领域

本发明属于飞机受拉结构静力试验技术领域，具体涉及一种飞机受拉结构破坏载荷的测试方法。

背景技术

在高机动战斗机的设计中，要求主要承载结构在使用载荷情况下不允许发生不可逆的塑性变形，但由于外形或功能需要，一些主要承力结构往往不能按理想的几何形式设计，这导致了在承受较大载荷时，其结构细节由于几何突变产生较大的应力集中，此时应力集中处的结构实际上已经进入塑性。尽管工程上采用多种方式降低其应力集中水平，但几何突变处的结构应力在某些极端情况下仍然会达到甚至超过材料的屈服极限。因此在设计上必须保证极限载荷下进入塑性的局部结构不发生破坏。

飞机主要承力构件按照承载类型可分为受拉构件、受压构件及受剪构件。本发明给出一种在静力试验中飞机受拉结构破坏载荷的预测方法。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种飞机受拉结构破坏载荷的预测方法，在全机静力试验中按照该方法进行应变测量，可以预测结构塑性破坏载荷，从而降低试验风险。

本发明的技术方案：一种飞机受拉结构破坏载荷的预测方法，适用于飞机受力结构静力试验；包括以下步骤：

步骤一、建立有限元模型并进行结构受力数值仿真计算；

步骤二、确定结构危险部位以及结构危险部位的等效应变能门槛值；

步骤三、绘制结构危险部的应变能-位置曲线；

根据数值计算得到的结构危险部位的应力状态，确定局部结构的主应力方向；

以结构危险部位为起点，沿结构应力主方向绘制一条传力线并绘制传力线上的应变能-位置曲线；

步骤四、选择应变能-位置曲线上多个点作为静力试验中的应变测量点并计算测量点的应变能；

测量点应变能：E_eq＝K_t²σ_eqε_eq

其中，σ_eq为等效应力，ε_eq为等效应变，K_t为弹性阶段应变集中处的等效应力与测量部位的等效应力的比值；

步骤五、当结构危险点的应变能达到等效应变能门槛值时即判断结构将发生破坏；

所述等效应变能门槛值为结构拉伸状态下，基于Neuber准则结合几何形式、材料断后延伸率δ、以及材料的弹塑性，计算得到。

优选地，所述应变能-位置曲线的原点为结构危险点位置，纵坐标为应变能，横坐标为测量点到结构危险点的距离。

优选地，所述应变测量点按照距离结构危险部位由近及远，选取a mm及b mm处的两个点；

其a和b的取值由板厚、应力方向、有限元网格尺寸综合评定确定。

本发明技术方案的有益技术效果：本发明一种飞机受拉结构破坏载荷的预测方法，具有以下优点：

1)数值仿真及试验方法简单，适合工程应用；