[发明专利]一种杠杆系统的计算设计方法

说明书

本发明公开了一种杠杆系统的计算设计方法。本方法首先使用重力影响系数、标准局部坐标系简化杠杆系统设计对象，然后采用递归计算方法，从整体载荷开始自上而下、逐层递进计算杠杆连接形式和杠杆设备参数，再从载荷节点开始自下而上、逐层回归计算连接件设备参数、设计杠杆、连接件设备；并在回归计算过程中进行设备重量影响处理、修正杠杆系统设备参数数据。最后通过杠杆系统设备干涉检查方法对设计的杠杆系统进行设备干涉检查。本发明提供的杠杆系统计算、设计方法不仅适用于飞机结构静强度中的杠杆系统设计，也适用于其它各种类型的结构静强度试验中的杠杆系统设计。

技术领域

本发明涉及飞机结构静强度试验领域中杠杆系统的一种计算设计方法，杠杆系统是飞机结构静强度试验中试验载荷分配、施加的一个重要设备系统。

背景技术

在飞机结构静强度试验中，将试验情况中试验结构所承受的各种载荷(惯性载荷、气动载荷、集中载荷等)等效为相当数量的集中载荷，这些集中载荷称为载荷节点并布置在试验结构上，飞机结构静强度试验通过对载荷节点施加试验载荷来模拟试验结构的实际受载情况。在试验过程中需要对相当数量的载荷节点施加试验载荷，然而能够使用的作动器数量却受到了试验控制系统以及加载设备安装环境的限制，因此只能使用少量的作动器对大量的载荷节点施加试验载荷，杠杆系统(如图1)就是完成这种载荷施加功能的装置。

在飞机结构静强度试验中，根据试验情况和结构部位对载荷节点按区域进行划分，使相同分区内的载荷节点具有相同的加载方向而成为平行加载力系，因而可以使用单个作动器通过杠杆系统对分区内的载荷节点进行加载。杠杆系统计算设计就是完成这种设备系统中各种杠杆、连接件设备参数计算以及连接形式的设计。

通常的连接设计都是从载荷节点开始，两两连接与计算，设计出杠杆、连接件设备，以杠杆加载中心作为新的载荷节点再次进行两两连接与计算。逐层级地向上连接设计，最后到达顶级杠杆，完成整个杠杆系统的连接设计。从载荷节点逐层级地向上连接设计，缺乏对载荷分布的总体考虑，在连接过程中可能出现杠杆两端力臂长度差异较大的情况，这将会使得整个杠杆系统施加载荷的准确性、可靠性降低。

杠杆系统设备的重量对试验载荷产生一定的附加力和附加力矩，从而影响试验的准确性。通常的处理方法是通过在杠杆上增加配重件，使杠杆与连接件设备的重心与杠杆加载中心重合并修改试验载荷，从而消除设备重量产生的附加力和附加力矩。还有将杠杆系统中每个设备的重量等效为载荷节点上的附加力，通过在载荷节点上增加配重或反配重件，从而消除设备重量产生的附加力和附加力矩。不论在杠杆上或载荷节点上增加配重或反配重都将增加杠杆系统设备的安装难度，降低试验加载装置的可靠性和安全性。

杠杆系统设备之间的干涉检查一直缺乏能够计算机实现的、统一的、有效的方法，使得杠杆系统设计中的设备之间干涉检查更多地依靠设计者的经验。此外，通常的杠杆系统设计方法以及设备重量处理方法都与特定的试验加载方向相关，缺乏通用性。

发明内容

发明目的

本发明提供了一种新的杠杆系统计算、设计方法，本方法能够对任意加载方向、平行力系载荷节点的杠杆系统进行计算、设计，并提供了新的设备重量处理方法和设备干涉检查方法。

发明技术解决方案

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：