[发明专利]一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机结构设计技术领域，尤其涉及一种集中载荷作用下确定 普通框剖面参数的方法。

背景技术

机身普通框的主要作用是维持机身的截面形状，对蒙皮和长桁起支持作 用。普通框承受的主要载荷是蒙皮传入机身的空气动力，以及机身弯曲变形 引起的分布压力。作用在普通框上的另一类载荷是其它结构传递过来的集中 载荷，如民用飞机的地板撑杆、行李储存舱，军用飞机的货运系统接头、二 层地板接头、气密门开启机构三角摇臂、操纵系统滑轮支架等结构。

以往需要通过有限元计算分析集中载荷作用处普通框的强度，如不满足 强度要求，则对局部结构进行加强，并对加强后的结构再次进行有限元分析， 如此反复迭代，直至满足强度要求。有限元分析要求有准确的边界条件，并 且建模计算工作量大，设计所需周期较长。

发明内容

本发明的任务和目的是获得一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的 方法，以缩短集中载荷作用下普通框剖面的设计周期，改变以往需要通过有 限元分析反复迭代计算。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种集中载荷作用下确定 普通框剖面参数的方法，其包括

1)将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：

2)根据所述的内缘条、外缘条及框腹板各自的许用载荷计算各自的几何 参数，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度；

3)剖面设计完成后，进行有限元计算及参数优化，确定最终的普通框剖 面参数。

在本发明优选实施例中，集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上 的公式为：

框外缘载荷：

框内缘载荷：

框腹板载荷：

在本发明优选实施例中，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积 及框腹板厚度的计算方法为：

外缘条压缩许用应力按照蒙皮钉间失稳应力[σ_c]来控制，可得普通框外 缘截面面积：

内缘条拉伸许用应力按照框材料的拉伸极限强度[σ_t]来控制，可得普通 框内缘截面面积：

框腹板剪切破坏许用应力按照剪力场计算：

可得普通框腹板的厚度：

本发明的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法由于使用了理论计 算与有限元分析、优化相结合的方法，首先使用理论计算初步确定普通框剖 面参数，再对结构进行有限元分析，在此基础上仅需少量的参数优化计算即 可最终确定普通框在集中载荷作用下的剖面参数，减少了有限元分析计算的 迭代次数，设计周期大为缩短。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发 明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为普通框在集中载荷作用下的受力分析图。

图2为全机工况所设计的普通框剖面图。

图3为集中载荷作用下普通框剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本发明的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法技术解决方案是：

1)首先将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：

参考图1所示普通框在集中载荷作用下的受力分析，将集中载荷P分配 到两个方向上的分力P_n和P_τ，并分别计算普通框剖面内缘条、外缘条、框腹 板载荷：

外缘条载荷：

内缘条载荷：

框腹板载荷：

2)根据各自的许用载荷计算各自的几何参数；

根据普通框外缘、内缘、框腹板上合外力可以设计出它们的初步几何参 数。

外缘条压缩许用应力按照蒙皮钉间失稳应力[σ_c]来控制，可得普通框外 缘面积(截面)：

内缘条拉伸许用应力按照框材料的拉伸极限强度[σ_t]来控制，可得普通 框内缘面积(截面)：

框腹板剪切破坏许用应力按照剪力场计算：

可得普通框腹板的厚度：