[发明专利]一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法

摘要

本发明属于航空结构力学领域，涉及一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法。主要步骤包括确定带四个耳片薄壁矩形空心梁截面尺寸的步骤如下：计算不带耳片薄壁矩形空心梁在具有预定数值的垂直向惯性矩Ix和极惯性矩J以及壁厚为t的矩形等效宽度a1和等效高度b1；对预定的极惯性矩J进行调整，计算等效宽度a2和等效高度b2；以b2为b3的最大值范围，结合侧向惯性矩Iy和耳片高度比n2，迭代得到符合截面特性控制方程的截面尺寸a3，b3，br和L3。本发明提高了模型截面设计的精度，减少了模型设计的不确定性，缩短了确定截面尺寸的时间，提高了颤振模型的设计效率，并且由于耳片的高度可以根据需要调整，因此在一定程度上可以调整截面的总高度和总宽度，满足了尺寸限制要求。

主权项

一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法，在保证飞机高速颤振模型四耳片空心梁具有预定数值的垂直向惯性矩Ix、侧向惯性矩Iy、极惯性矩J、矩形薄壁空心梁壁厚为t、耳片厚度为tr和耳片高度比n2的情况下，确定其矩形的等效宽度a3、等效高度b3、耳片高度br和空心梁截面总宽L3；这里规定所有的长度单位为mm，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、令nr＝tr/t            ……………………………[1]步骤二、计算不带耳片的薄壁矩形空心梁在具有预定数值的垂直向惯性矩Ix和极惯性矩J以及矩形薄壁空心梁壁厚为t和耳片厚度为tr时的矩形等效宽度a1和等效高度b1： a 1 = 2 I x s 2 t 3 - s 3 3 b 1 = s 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 2 ] 其中， s = 1 2 ( p - p 2 - 4 q ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 3 ] p = 3 t ( 4 I x + J ) q = 9 I x t 2 ( 4 I x - J ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 4 ] 步骤三、对预定的极惯性矩J进行调整：根据下式计算出极惯性矩J调整后的值J1：J1＝J[1‑tr/(2b1)]             ……………………………[5]步骤四、计算等效宽度a2和等效高度b2：将公式[1]中的J换成J1，然后按照步骤二所述的方法计算出等效宽度a2和等效高度b2；步骤五、迭代计算截面特性控制方程并得到截面尺寸：5.1、令b3k＝b2‑0.1k，变量k＝1,2,3,…,int(10b2)，其中int()为取整函数；5.2、根据b3k计算a3k： a 3 k = J 1 / ( 4 t ) b 3 k 2 ( 1 + 1 + 2 d 3 k 3 J 1 / ( 4 t ) ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 6 ] 5.3、根据b3k计算brk：brk＝n2b3k                    ……………………………[7]5.4、根据a3k、b3k和brk计算L3k： L 3 k = ( a 3 k + t ) + 6 I x / t - ( a 3 k + t ) ( 3 b 3 k 3 + t 2 ) - ( b 3 k - t ) 3 n r ( 3 b rk 2 + t r 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 8 ] 5.5、根据a3k，b3k和L3k计算fk： f k = ( b 3 k - t ) ( 3 a 3 k 2 + t 2 ) + ( a 3 k + t ) 3 + n r [ L 3 k 3 - ( a 3 k + t ) 3 ] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 9 ] 5.6、根据fk计算errk： err k = | f k - 6 I y / t | 6 I y / t × 100 % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . [ 10 ] 5.7、获取截面尺寸：找出误差值errk最小情况对应的a3k、b3k、brk和L3k，即为最终截面尺寸a3、b3、br和L3。