[发明专利]一种直升机货舱底部结构强度设计与试验验证方法

权利要求书

1.一种直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、基于车辆运输方案和系留方案确定轮胎载荷，为货舱底部结构设计提供载荷依据；

步骤2、根据直升机各系统安装交点数据和车辆轮胎左右跨距，合理布置货舱底部结构框、梁站位；同时在框、梁上部布置地板，下部布置蒙皮，使底部结构形成封闭的盒段结构；

步骤3、建立货舱底部结构局部有限元模型；

步骤4、根据货舱底部结构局部有限元模型计算结果，读取框、梁腹板剪切载荷N_xy，优化腹板厚度t₁和立筋位置；读取框、梁突缘载荷F，优化突缘截面形状I和面积A；

步骤5、根据货舱底部结构局部有限元模型计算结果，读取地板、底部蒙皮面板的应力/应变(σ_eq/ε)，并依据地板、底部蒙皮面板材料的许用应力或许用应变，优化复合材料地板的金属面板厚度t₂或底部蒙皮碳布铺层厚度和角度α；依据蜂窝夹芯剪应力和许用剪切应力的比值τ/τ_cr，优化夹芯密度ρ；

步骤6、根据步骤4、步骤5的优化结果，更新有限元模型单元属性为Property_FIN，迭代计算，依据底部结构各材料许用应力、许用应变等数据评估底部结构是否满足强度设计要求。

2.如权利要求1所述的直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，所述步骤2各系统安装交点数据是指发动机、主减速器设备安装位置。

3.如权利要求1所述的直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，所述步骤2合理布置货舱底部结构框、梁站位是指运输车辆的轮胎均落在直升机底部结构的框、梁交汇处。

4.如权利要求1所述的直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，所述步骤2框、梁为铝合金整体机械加工构型，地板为金属蜂窝夹层构型，底部蒙皮为复合材料蜂窝夹层构型；同时根据车辆轮胎受压区域，对地板面板厚度和蜂窝夹芯密度进行分区。

5.如权利要求1所述的直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，所述步骤3货舱底部结构局部有限元模型采用MSC Patran商用软件建立。

6.如权利要求1所述的直升机货舱底部结构强度设计方法，其特征在于，所述步骤3货舱底部结构局部有限元模型的框、梁采用Shear单元和Rod单元模拟，地板和蒙皮采用Shell单元模拟，赋予模型单元初始属性Property_INIT，并采用Total load载荷模式加载轮胎载荷。

7.一种直升机货舱底部结构强度试验验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、试验准备：根据实际装机状态将试验件和夹具安装在承力地轨上，按照轮胎环向与地面接触长度将轮胎沿环向剪为长度为300mm的圆弧并且放置在夹具的试验加载位置，车轮假件放在300mm轮胎内，夹具的杠杆与机轮假件连接，杠杆一端固定，另一端连接传感器通过钢索绕过转向滑轮连接作动器；

步骤2、67％设计载荷试验：按每级不大于2000N载荷增量逐级协调加载至67％设计载荷，保载30秒，然后卸载至零，目视检查试验件是否出现残余变形；

步骤3、100％设计载荷试验：按每级不大于2000N载荷增量逐级协调加载至100％设计载荷，保载3秒，然后卸载至零，目视检查试验件是否破坏。

8.如权利要求7所述的直升机货舱底部结构强度试验验证方法，其特征在于，所述试验设计载荷为37350N。