[发明专利]超静定吊挂与机翼连接单元结构尺寸的分析方法

权利要求书

1.超静定吊挂与机翼连接单元结构尺寸的分析方法，其特征在于，其步骤为：

1)基于发动机及吊挂的组合结构，确定发动机重心及载荷作用点；

2)确定结构主要承载工况；

3)根据1)、2)中的输入参数，依据适航中关于破损安全条款要求，在静定状态下，计算吊挂及机翼连接单元的载荷；

所述的步骤3)中，具体方法为：假设吊挂和机翼连接中的某个单元发生失效，即上连杆或者斜撑杆发生失效，其余连接单元未失效但构成静定连接状态，采用力的静定平衡方程及向量运算方法计算破损安全状态下，即上连杆失效或者斜撑杆失效状态下，斜撑杆未失效或上连杆未失效连接单元载荷；

4)基于3)计算所得的连接单元载荷，计算连接单元的截面面积及相应的许用范围；

基于所述步骤4)中获得截面面积限制，初始化截面面积，计算静不定状态下的吊挂和机翼连接单元载荷，计算获取上连杆与斜撑杆总重最小，即重量最优的连接单元截面几何参数；

所述的步骤4)中：

4.1)所述的吊挂和机翼连接单元中的上连杆采用“王”型截面，具体方法为：

在承压状态下，通过工程数据及试验统计数据，定义使梁重量最轻的上缘条、下缘条及中间腹板的尺寸；

根据承拉状态及材料的屈服应力，定义梁的中间加筋尺寸：若承拉载荷小于承压载荷，“王”型截不需要中间加筋；若承拉载荷大于承压载荷且当前拉伸应力余度小于零，则需增加中间加强筋；

所述“王”型梁的主要参数为：d₀—梁上或下缘条的宽度；t_d0—梁上或下缘条的厚度；h₀——梁腹板的高度；t_h0—梁腹板的厚度；A₀—中间加强筋面积；

4.2)所述的吊挂和机翼连接单元中的斜撑杆采用型截面，具体方法为：

假设整体失稳应力、局部失稳应力等于材料压缩屈服应力，在弹性尺寸范围内，进行某一载荷状态下截面面积估算；

F_cy＝f_e＝f_bt

—截面平均应力计算公式；

—整体失稳应力计算公式；

—局部失稳应力计算公式；

A＝2πRt—工字梁的截面面积；

F_cy—材料的压缩屈服应力；

f_e—整体失稳应力；

f_bt—局部失稳应力；

ν—泊松比

K—局部修正系数0.85；

R—半径；

t—壁厚；

4.3)基于上述连接单元载荷工况，采用步骤4.1)步骤4.2)所述的截面几何尺寸及面积计算流程及方式，分别计算处于破损安全状态下的吊挂和机翼连接单元中的上连杆、斜撑杆截面几何尺寸及其面积的许用范围；

5)基于4)截面面积许用限制，初始化连接单元截面几何尺寸参数，引入静不定计算公式，计算各连接单元载荷；

6)基于5)所得的连接单元载荷，计算连接单元的截面结合参数，结果反馈到第5步进行迭代计算，最终确定迭代计算后的连接单元结构截面尺寸参数；

7)重复3)、4)、5)、6)条，进一步优化斜撑杆或上连杆角度，在结构限定范围内形成分载最优方案；

8)针对最优方案建立简单FEM模型，进行载荷分载对比。

2.根据权利要求1所述的超静定吊挂与机翼连接单元结构尺寸的分析方法，其特征在于：

所述的步骤2)中，主要承载工况包括有：坠撞工况、动载荷工况、推力工况、陀螺工况及破损状态下的坠撞工况、动载荷工况、推力工况、陀螺工况。

3.根据权利要求1所述的超静定吊挂与机翼连接单元结构尺寸的分析方法，其特征在于：

所述的步骤6)中，具体方法为：

步骤5)中的连接单元截面尺寸参数为变量，通过优化算法重复步骤5)中所述的方法，以连接单元结构总重量、发动机重心位移为优化目标，获取满足适航条款要求的连接单元的截面几何参数及截面面积组合。

4.根据权利要求1所述的超静定吊挂与机翼连接单元结构尺寸的分析方法，其特征在于：

所述的步骤8)中，进行载荷分在对比的具体方法为：

通过有限元FEM分析软件，建立吊挂环和机翼连接结构有限元模型，选取所述步骤7)的最优方案和所述步骤5)中的截面几何参数创建连接单元的有限元属性，吊挂盒段简化为刚性体，发动机简化为质量点，其余位置采用刚性连接，有限元计算获得连接单元的载荷和工程计算的载荷对比，进行有限元分析校验。