[发明专利]一种密框梁式机身承载能力计算方法

说明书

一种密框梁式机身承载能力计算方法，已知该机身结构的设计参数，计算框之间的机身剖面承载能力，考虑机身蒙皮渐进失稳过程中，引起机身剖面的形心位置、机身剖面的截面惯性矩等参数变化，从而使得机身截面刚度发生变化，在理论计算公式中引入了刚度减缩系数，并给出了刚度减缩系数的计算方法，以及使用刚度减缩系数对原有计算公式进行修正的方法，使得计算结果更趋于真实状态，容易用计算机程序实现，提高了工作效率。

技术领域

本发明属于飞机结构设计领域，涉及一种密框梁式机身结构承载能力的计算方法。

背景技术

现代飞机的机身结构都是由闭合的薄壁外壳和骨架组成，根据结构形式不同可分为硬壳式和半硬壳式机身，半硬壳式机身又可分为密框梁式机身、和桁条式机身。半硬壳式机身由纵向受力构件(桁条、桁梁)和横向受力构件(隔框)组成结构的骨架来加强外部壳体，根据骨架系统中桁条、桁梁的数量和强弱，形成了各种各样的机身结构受力型式。

密框梁式机身的基本承力构件是具有较强承弯能力的桁梁，较薄的蒙皮被桁梁和隔框支持。由于纵梁布置较少，蒙皮格子较大，相比桁条式机身，其蒙皮更易失稳，蒙皮失稳后带来两方面影响：1.蒙皮自身将丧失部分承载能力， 2.导致机身剖面的截面惯性矩、形心位置改变。并且蒙皮是渐进失稳的，以上因素将循环迭代、相互影响，如何计算机身结构的承载能力将很困难。

计算框梁式机身的承载能力是结构设计、强度校核的必要条件。目前，该类结构承载能力计算方法主要有理论分析计算和有限元求解两种方法，其中理论求解未考虑蒙皮失稳后带来的影响，计算结果较实际的承载能力偏大，这一点已多次得到试验验证；有限元计算则需要在结构设计相对完善之后，再进行准确细致的建模，并对模型刚度不断修正，工作繁复且周期滞后，不能适应前期结构方案设计的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种考虑了蒙皮失稳对计算结果的影响的密框梁式机身结构承载能力计算方法，且其对结构设计细节要求不高，可以满足前期结构方案设计阶段对机身结构承载能力计算的需求。

本发明的技术解决方案是：1.一种密框梁式机身承载能力计算方法，已知该机身结构的设计参数，计算框之间的机身剖面承载能力，该机身剖面含有蒙皮和多个纵梁，在机身剖面上建立直角坐标系，其特征在于包含以下内容：

1)以该机身剖面的形心位置为原点O，建立一个坐标系Oxy，其Ox轴沿侧向，其正向指向右；Oy轴垂直于Ox轴，其正向指向上方。根据机身设计参数，计算获得机身剖面形心位置坐标x_c、y_c；

2)将机身最下部的两根纵梁之间的蒙皮等分为n块，根据公式[1]计算机身剖面相对于机身剖面形心轴的初始惯性矩I_yc：

式中：

I_yc—机身剖面相对于机身剖面形心轴的初始惯性矩；

I_y—机身剖面相对于坐标轴的惯性矩；

Z_c—坐标轴相对机身剖面形心轴距离；

A—机身剖面面积；

L_i—第i块蒙皮的宽度；

t_i—第i块蒙皮的厚度；

Z_skini—第i块蒙皮中心到坐标轴距离；

F_sti—第i根梁的面积；

3)根据机身设计参数，以机身最下部第一块蒙皮失稳为条件，计算获得机身剖面所能承受的初始弯矩；

4)根据公式[2]计算求解第一块蒙皮失稳条件下的蒙皮刚度减缩系数