[发明专利]一种飞机壁板轴压承载能力计算方法

说明书

一种飞机壁板轴压承载能力计算方法，该飞机壁板含有蒙皮和多个长桁，已知该飞机壁板的设计参数，以每个长桁为中心，将飞机壁板划分为多个计算单元，计算每个计算单元的轴压承载能力，将所有计算单元的承载能力相加即为该飞机壁板轴压承载能力。本方法基于余弦积分对飞机壁板承载能力进行公式推导计算，该方法抛弃了蒙皮有效宽度的概念的假设，更加逼近真实解。为同类型飞机壁板轴压承载能力的计算提供了更加准确的方法。

技术领域

本发明属于航空机翼壁板结构设计技术领域，具体涉及一种飞机壁板轴压承载能力计算方法。

背景技术

在飞机大过载飞行时，飞机壁板轴向压缩载荷往往会达到峰值，壁板会发生屈曲甚至破坏。因此，准确预计飞机壁板轴压承载能力对保证结构安全非常重要。现有技术大多数是基于轴向压缩试验Johnson-Euler方程计算壁板压缩强度的合理性；或者是基于蒙皮有效宽度计算壁板承载能力；或者是直接采用有限元法计算壁板承载能力。基于试验的方法和有效宽度的半理论半经验的工程方法求解精度难以达到飞机设计越来越高的要求，采用有限元方法费事费力，周期太长，难以满足飞机设计快速迭代的要求。因此，壁板轴压承载能力的精确计算方法具有重要工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机壁板轴压承载能力计算方法。

一种飞机壁板轴压承载能力计算方法，该飞机壁板含有蒙皮和多个长桁，已知该飞机壁板的设计参数，其特征在于包含以下步骤：1)以每个长桁为中心，将飞机壁板划分为多个计算单元；2)计算每个计算单元的轴压承载能力，3) 将所有计算单元的承载能力相加即为该飞机壁板轴压承载能力。

所述的步骤2)中计算每个计算单元的轴压承载能力时，首先根据飞机壁板的设计参数，计算每个计算单元的蒙皮初始屈曲应力值，再根据飞机壁板的设计参数，计算每个计算单元的飞机壁板压缩破坏应力值，最后以飞机壁板的长度方向的面积为横轴，以飞机壁板的应力为纵轴，将蒙皮的应力分布假定为沿长度方向的正弦分布，以每个计算单元的蒙皮初始屈曲应力值为正弦波的波谷，以每个计算单元的飞机壁板的压缩破坏应力值为波峰，波峰与相邻波谷所形成的正弦波面积与该相邻波谷与横轴围成的面积之和即为该计算单元的承载能力。

本发明的有益效果在于：本方法基于余弦积分对飞机壁板承载能力进行公式推导计算，该方法抛弃了蒙皮有效宽度的概念的假设，更加逼近真实解。采用了正弦函数假定蒙皮屈曲到飞机壁板破坏时刻的应力分布，根据受力状态，使用蒙皮和长桁分开积分的方法，使得结构受力更加清晰。直接给出了解析解的计算公式，抛弃了原来只能采用迭代逼近的解法。并与试验结果进行了对比分析，验证了该方法的准确性和工程可行性。为同类型飞机壁板轴压承载能力的计算提供了更加准确的方法。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。

附图说明

图1是飞机壁板结构示意图。

图2是飞机壁板计算单元构成示意图。

图3是飞机壁板计算单元应力分布示意图。

图中编号说明：1蒙皮、2长桁

具体实施方式

参见附图，本申请提供的飞机壁板含有蒙皮1和多个长桁2，已知该飞机壁板的设计参数，例如：蒙皮厚度δ_sk、长桁间蒙皮的宽度b、蒙皮材料的弹性模量E、蒙皮材料的泊松比μ、以及长桁剖面参数和其他设计参数。

计算飞机壁板的轴压承载能力的步骤如下：

1)以每个长桁为中心，将飞机壁板划分为多个计算单元；

如图1所示，由四根长桁和蒙皮组成飞机壁板，以每个长桁为中心，将该飞机壁板划分为四个计算单元；每个计算单元如图2所示。即包括长桁和1/2 长桁间距内蒙皮共同组成的壁板。

2)根据飞机壁板设计参数，计算每个计算单元的蒙皮初始屈曲应力值；