[发明专利]一种直升机波形梁以及波形梁波纹段的设计方法

权利要求书

1.一种直升机波形梁，其特征在于，包括：上缘条板(1)、波纹腹板(2)、下缘条板(3)以及填充丝(4)，其中，波纹腹板(2)的一端与上缘条板(1)连接，波纹腹板(2)的另一端与下缘条板(3)连接，填充丝(4)设置在波纹腹板(2)与上缘条板(1)的连接拐角处以及波纹腹板(2)与下缘条板(3)的连接拐角处，

上缘条板(1)、下缘条板(3)与腹板(2)之间的贴合面通过与上缘条板(1)和下缘条板(3)的材料相同的材料布搭接并进热压炉共固化形成整体结构，

波纹腹板(2)包括波纹段和平直段。

2.根据权利要求1所述的波形梁，其特征在于，填充丝(4)为聚苯乙烯泡沫塑料板材和碳丝。

3.一种直升机波形梁波纹段的设计方法，其特征在于，包括：

根据直升机总体布置确定梁高度值L；

根据所述高度值L计算波形梁的高度波幅比和波长波幅比，具体为：

将波形梁的波形简化为三角波；

根据惯量矩定义式，通过运算得到关系式(1)：

其中，f₁为过程函数，δ为波纹梁厚度，A为三角波幅，λ为三角波波长；

根据公式(2)，

L/ρ＜20 (2)，

得到公式(3)：

FL²＝f₂(A,ω,δ)L²＜400I_x (3)

其中，f₂(A,ω,δ)为三角波波形面积，具体为公式(4)：

根据公式(1)至(4)得到高度波幅比和波长波幅比关联式：λ/A＞4，

其中，A为波振幅，λ为波长，F为压溃截面面积，δ为波纹梁厚度，为波形梁的截面半径，L为波形梁高度值；

取高度波幅比取值范围的最小值作为高度波幅比，取波长波幅比的最大值作为波长波幅比；

根据高度波幅比和波长波幅比确定波幅A和波长λ；

将波纹腹板圆角半径R的初始值设置为波幅A，根据梁高度值L、波幅A、波长λ、圆角半径R的初始值建立波形梁结构实体模型，然后确定材料的属性，利用材料属性对波形梁结构实体模型进行有限元仿真得到载荷－时间曲线、能量-时间曲线；

根据载荷－时间曲线、能量-时间曲线，利用比吸能计算式计算出比吸能；

按照预定步长，对圆角半径R进行迭代求解比吸能值最大的R解；

根据所述梁高度值L、波幅A、波长λ和最大的R值确定波形梁结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据高度波幅比和波长波幅比确定波幅A和波长λ，具体包括：

根据高度L和高度波幅比计算波幅A；

根据波幅A和波长波幅比计算波长λ。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据梁高度值L、波幅A、波长λ、圆角半径R的初始值建立波形梁结构实体模型，具体包括：

根据梁高度值L、波幅A、波长λ、圆角半径R的初始值利用三维工程设计软件建立波形梁结构实体模型。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定步长为波幅的一半。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对圆角半径R进行迭代求解比吸能值最大的R解，具体包括：

按照预定步长，迭代出波纹腹板圆角半径R满足R∈[A0，3A0]的最大R解。