[发明专利]一种飞机矩形腹板许用剪应力计算方法

说明书

一种飞机矩形腹板许用剪应力计算方法，首先计算矩形腹板在均匀剪切载荷作用下弹性失稳临界应力τ_cr；其次，矩形腹板实际剪应力τ与弹性失稳临界应力τ_cr的比值为矩形腹板的载荷比c，得到载荷比c的计算公式；然后，根据载荷比c的不同大小范围，通过矩形腹板材料的拉伸屈服极限σ_0.2、拉伸强度极限σ_b、剪切强度极限τ_b以及载荷比c得到矩形腹板的许用剪应力τ_all的计算公式；最后，令载荷比c计算公式中的实际剪应力等于许用剪应力τ_all，联立载荷比c计算公式和许用剪应力τ_all计算公式，求解获得矩形腹板的许用剪应力。本发明能更方便、快捷、准确地计算矩形腹板的许用剪应力。

技术领域

本发明属于飞机结构强度设计领域，尤其涉及一种飞机矩形腹板许用剪应力计算方法。

背景技术

机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上，其最主要的作用是产生升力，与尾翼一起形成良好的稳定性和操纵性。机翼通常是由翼梁、桁条、翼肋和蒙皮等构件组成，翼梁腹板和翼肋腹板在工程上通常被认为是纯剪矩形腹板。

目前强度校核中，翼梁腹板和翼肋腹板的许用剪应力按以下方法计算：根据全机总体有限元模型计算出腹板的计算剪应力，再根据腹板剪切临界应力系数、腹板的长宽、厚度、材料弹性泊松比和材料弹性模量，求得矩形腹板在均匀剪切载荷作用下的弹性失稳临界应力，再根据载荷比确定张力场系数，最终由张力场系数、腹板材料的拉伸屈服极限、拉伸强度极限、剪切强度极限和修正系数，计算出腹板的许用剪应力。

对翼梁腹板和翼肋腹板而言，一旦腹板尺寸、材料和边界支持条件确定后，腹板的许用剪应力为一个定值，而不应该与全机总体有限元模型计算出腹板的计算剪应力相关，按《飞机设计手册》(第9册)所列公式所得结果精度较低，因此需要探索一种新的计算方法，方便、快速、准确地进行飞机矩形腹板许用剪应力计算。

发明内容

本发明提供了一种飞机矩形腹板许用剪应力计算方法，基于《飞机设计手册》(第9册)所列公式进行进一步计算，目的是为了提高纯剪矩形腹板许用剪应力的计算精度。

本发明提供了一种飞机矩形腹板许用剪应力计算方法，矩形腹板为等厚度金属板，四周与周边结构铆接，包含以下步骤:

1)根据《飞机设计手册》(第9册)所列公式，计算矩形腹板在均匀剪切载荷作用下弹性失稳临界应力τ_cr，弹性失稳临界应力τ_cr的计算公式为：

式中：

τ_cr—弹性失稳临界应力；

b—矩形腹板的短边长度；

E—矩形腹板的杨氏弹性模量；

μ_e—矩形腹板材料的弹性泊松比；

δ—矩形腹板的厚度；

K_S—剪切临界应力系数，应根据矩形腹板与周边结构具体连接形式进行选取。

2)矩形腹板实际承受的剪应力为实际剪应力τ，实际剪应力与弹性失稳临界应力的比值为矩形腹板的载荷比c，载荷比计算公式为：

τ＝cτ_cr

3)当载荷比c大于等于1并小于2时，矩形腹板的许用剪应力τ_all计算公式为：

当载荷比c大于等于2时，矩形腹板的许用剪应力τ_all计算公式为：