[实用新型]一种减小螺栓载荷变刚度集中传载件

说明书

本实用新型属于飞机结构设计领域，特别涉及一种减小螺栓载荷变刚度集中传载件。由金属接头、连接螺栓、连接基体组成，所述金属接头为机加件，包括筋条、腹板及耳片；金属接头的筋条端缘部位通过抗拉螺栓与基体连接，金属接头底缘及腹板通过抗剪螺栓与基体连接。通过在有限设计空间内设计一种减小螺栓载荷变刚度集中传载连接件，有效降低连接螺栓载荷，金属接头应力水平更加合理化，有效减轻结构重量。

技术领域

本实用新型属于飞机结构设计领域，特别涉及一种减小螺栓载荷变刚度集中传载件。

背景技术

飞机结构广泛采用金属接头传递结构集中载荷，接头集中载荷最终通过螺栓传递至机体机构。连接螺栓载荷分配与接头设计刚度紧密关联，如何在有限的设计空间内通过高效设置接头结构参数来调整螺栓群传载路线，并使螺栓载荷传递最小化成为现代飞机集中载荷连接部位设计的一大难题。

实用新型内容

实用新型目的：获得一种减小螺栓载荷变刚度集中传载件，降低连接螺栓载荷，金属接头应力水平合理化，有效减轻结构重量。

技术方案：一种减小螺栓载荷变刚度集中传载件,由金属接头、连接螺栓、基体组成，所述金属接头为机加件，包括筋条、腹板及耳片；金属接头的筋条端缘部位通过抗拉螺栓与基体连接，金属接头底缘及腹板通过抗剪螺栓与基体连接。

进一步的，筋条形状为梯形；为减缓应力集中，方便布置螺栓使用。

进一步的，根据传递路径，腹板厚度参数设计阶梯状；并局部布置加筋；以确保剪力传递路径较近。

有益技术效果：本实用新型的主要优点如下：

1)合理调整结构刚度使接头传力路径最佳化，螺栓载荷最小化；

2)变刚度接头设计使结构应力水平合理化；

3)有效减轻结构重量。

附图说明

图1本实用新型结构示意图，

图2为本实用新型A向视图；

编号说明：1-腹板，2-筋条，3-抗拉螺栓，4-抗剪螺栓，5-贴合面，6-基体。

具体实施方式

某大型飞机结构采用金属接头设计为图1所示的结构形式。金属接头通过连接螺栓与基体(5)连接。

金属接头承受集中载荷F，将F等效到金属接头与基体(6)贴合面(5)，等效为集中剪力F和弯矩M。弯矩M的平衡需要拉大力臂长度，通过调整筋条 (2)的刚度参数，使得弯矩通过力臂L最长的一对螺栓承担，抗拉螺栓(3) 的F_拉伸和抗剪螺栓(4)的F_剪切进行平衡；剪力F通过抗剪螺栓(4)进行传递，通过设计金属接头腹板(1)、加筋的结构参数，使剪力螺栓载荷传递路线较近，载荷更加均匀化。

耳片集中载荷对基体贴合面的弯矩通过筋条进行传递，力臂最长传递路径最佳，通过调整筋条的刚度参数，使得弯矩，抗拉螺栓的F拉伸和抗剪螺栓的F 剪切进行平衡；剪力F通过金属接头腹板螺栓进行传递，通过设计金属接头腹板的结构参数，使剪力螺栓的载荷路径最近，螺栓载荷更加均匀化；依据螺栓载荷大小设置筋条及腹板的参数，使应力水平均匀化，减缓应力集中。

为减缓应力集中现象，调整腹板(1)、筋条(2)的结构参数，使应力水平更加均匀化。

以图1所示结构形式和结构参数为例，施加集中载荷F，通过有限元分析，得到变刚度传载件的应力云图。

变刚度优化设计后，应力相对初始设计应力水平降低 33.8％，筋条及腹板减重约21.5％。

表1连接螺栓载荷

图1所示的结构连接螺栓载荷见上述表1。