[发明专利]一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法

说明书

一种机身结构加筋壁板的总体稳定性计算方法，建立机身结构加筋壁板的有限元模型，由杆单元和相邻半宽度板单元组成计算单元，根据边界条件和载荷工况，得到机身加筋壁板各计算单元的应力计算结果，利用最小应力对应计算单元的几何参数和失稳过程，计算出机身结构加筋壁板有效宽柱的计算应力和临界失稳应力，最后由最小应力对应计算单元的有效宽柱临界失稳应力和计算应力的比值，得出机身结构加筋壁板的总体稳定性剩余强度，本发明能更方便、快捷、准确地计算加筋壁板的总体稳定性。

技术领域

本发明属于飞机结构强度设计领域，尤其涉及一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法。

背景技术

机身结构是飞机的重要部件之一，它将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体，主要作用是产生并传递各种载荷，本发明主要研究机身结构加筋壁板主要受压时的稳定性计算方法。

目前强度校核中，机身壁板受压通常采用以下校核方法，取严重工况下长桁单元与左右蒙皮单元为研究对象，直接从总体应力分析模型中提取长桁杆单元轴向力，蒙皮单元计算应力，通过计算蒙皮单元临届失稳压应力和有效宽柱临届压损应力，计算整体壁板的整体稳定性，计算时未考虑力传递过程中按刚度分配原则。

对机身而言，一方面由于机身结构属于弹性体，载荷传递时会按照刚度原则进行分配；另一方面，直接采用总体应力分析模型应力分析结果校核机身结构加筋壁板总体稳定性，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、准确地进行机身结构加筋壁板总体稳定性计算。

发明内容

本发明提供了一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法，基于有限元分析方法进行静强度计算，目的是为了提高主要受压时的机身结构加筋壁板总体稳定性的计算精度。

本发明提供了一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法，蒙皮为等厚度、等间距的普通金属蒙皮，长桁为L型长桁，其特征在于包含以下步骤:

一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法，该加筋壁板包含长桁、蒙皮、机身框，已知该机身结构加筋壁板的设计数模，其特征在于包含以下步骤，1) 根据机身结构加筋壁板的设计数模，以长桁和机身框交点为基准，建立机身结构加筋壁板的有限元模型，其中将蒙皮简化为板单元，将长桁简化为杆单元，将机身框简化为梁单元，由杆单元和相邻半宽度板单元组成计算单元，每个计算单元包含中间位置的有效宽柱和有效宽柱两侧的非有效宽度区蒙皮；2)在加筋壁板端头的机身框简支约束，作为机身壁板总体应力分析模型的边界条件； 3)根据边界条件和载荷工况，得到机身加筋壁板各计算单元的应力计算结果；4)将不同载荷工况下的各计算单元的应力计算结果进行比对分析，提取最小应力对应的计算单元；5)利用该最小应力对应计算单元的几何参数和失稳过程，计算出机身结构加筋壁板有效宽柱的计算应力σ_kz和临界失稳应力σ_cf；6)由最小应力对应计算单元的有效宽柱临界失稳应力σ_cf和计算应力σ_kz的比值，得出机身结构加筋壁板的总体稳定性剩余强度。

计算单元的失稳过程分为三个阶段，第一阶段时，计算单元具有完全承载能力，第二阶段时，计算单元一侧的非有效宽度区蒙皮处于失稳状态，第三阶段时，计算单元两侧的非有效宽度区蒙皮均处于失稳状态。

在计算出有效宽柱的计算应力σ_kz时，首先利用计算单元的几何参数和失稳过程的三个阶段，分别计算出计算单元在每个阶段临界点的总力，将计算单元每个阶段临界点的总力按照刚度分配原则分配到非有效宽度区蒙皮和有效宽柱上，将每个阶段有效宽柱上的力叠加形成有效宽柱的总力，根据该有效宽柱的总力和有效宽柱的面积计算出有效宽柱的计算应力σ_kz。