[发明专利]在湿热机械载荷下确定椽条及界面残余应力和性质的方法

说明书

在湿热机械载荷下确定椽条及界面残余应力和性质的方法。一种计算机被配置为生成计算机模型，该计算机模型预测例如设置在承载复合结构组件(例如，诸如桁条或翼梁)与在上面利用那些结构组件的载具的结构框架之间的连接界面处的填料材料(诸如“椽条”)中的多个裂纹的渐进产生、密度和间距。

技术领域

本公开一般地涉及计算机设备，并且具体地涉及被配置为通过对复合材料与载具的结构组件之间的界面上的初始应力和后续应力的效应进行建模来预测该界面中的裂纹的计算机设备。

背景技术

航空航天工业在设计并构建结构或载具时利用承载组件来增加其强度和稳定性。考虑例如飞行器的结构框架。飞行器的机身通常包括称作“桁条”的复合承载组件，所述“桁条”沿着机身的长度纵向地延伸。通常，桁条包括凸缘、腹板和盖(也称为桁条“帽”)，并且连接到基础装料或者直接地连接到飞行器的蒙皮。飞行器的机翼还包括在从机翼的“根部”(在那里它附接到机身)到机翼的翼尖的结构肋之间延伸的“桁条”。然而，不管其到飞行器的特定布置和附接如何，桁条都将作用于飞机的“蒙皮”上的载荷传递到飞机的框架，同时还向机体提供强度和刚度。

复合桁条可具有各种尺寸和轮廓，诸如通常称为“I”、“L”、“叶片”和“C”轮廓的那些。然而，时常地，桁条的轮廓可导致在桁条的基部和盖之间的接缝处产生空隙。这些空隙可不合意地使桁条与飞行器的结构框架之间的界面变弱。因此，由复合或粘合材料组成的“椽条”(例如，填料)被插入到空隙中以帮助加强界面。

发明内容

本公开的各方面涉及一种装置、一种对应的方法和一种对应的非暂时性计算机可读介质，该装置、该对应的方法和该对应的非暂时性计算机可读介质被配置为生成计算机模型，该计算机模型预测设置在连接界面处的填料材料(例如，“椽条”)中的多个裂纹的渐进产生、密度和间距，该连接界面存在于载具的承载复合结构组件与载具的结构框架之间。

在一个方面中，一种计算机被配置为确定复合组件之间的连接界面中的渐进破裂。所述计算机包括通信接口电路和处理电路。所述通信接口电路被配置为经由通信网络向远程设备传送数据。所述处理电路在操作时连接到所述通信接口电路，并且被配置为：计算针对第一复合组件与第二复合组件之间的连接界面中的预测裂纹的间距要求，其中，所述间距要求定义所述连接界面中的所述预测裂纹之间的平均间距；根据所述间距要求和要施加于所述连接界面的一个或更多个载荷来生成所述连接界面的计算机模型，其中，所述计算机模型指示复合组件之间的所述连接界面中的所述渐进破裂；并且为用户输出所述计算机模型。

在一个方面中，所述处理电路还被配置为生成所述计算机模型以指示所述连接界面中的所述预测裂纹的密度。

在一个方面中，所述处理电路还被配置为生成图式地指示复合组件之间的所述连接界面中的所述渐进破裂的所述计算机模型的视觉表示，并且为用户将所述计算机模型的所述视觉表示输出到显示设备。

在一个方面中，所述处理电路被配置为将所述计算机模型作为输入输出到在计算设备上执行的有限元方法(FEM)功能中。

在此类方面中，所述处理电路还被配置为基于所述计算机模型来更新所述FEM功能的网格。

在一个方面中，为了确定所述裂纹密度要求，所述处理电路被配置为确定针对所述连接界面中的所述预测裂纹的密度要求，其中，所述密度要求定义所述连接界面中的所述预测裂纹的数量，并且基于所述密度要求来计算所述间距要求。

在此类方面中，所述处理电路还被配置为基于在固化过程期间施加于所述连接界面的残余应力来计算所述间距要求。

在一个方面中，所述连接界面包括具有层间剪切(ILS)强度的填料材料。在这些方面中，所述处理电路被配置为根据所述填料材料的所述ILS强度来生成所述计算机模型。