[发明专利]一种大型复合材料加筋壁板结构设计方法

摘要

本发明一种大型复合材料加筋壁板结构设计方法属于飞机复合材料结构设计领域。本发明方法根据复合材料的设计许用剪应变γ和正应变ε，计算金属材料盒段壁板的等效弹性模量E与剪切模量G的比值，根据该比值确定该考核区复合材料层压板的铺层比例，再根据应变情况确定考核区初步铺层层数、角度和顺序，将铺层角度信息及材料性能数据输入有限元模型求解应变及校核稳定性，经过迭代，确定蒙皮长桁铺层层数、顺序和角度，保证所有铺层对称均衡，采用数字化建模，并进行数字化三维标注、玻璃布铺贴、材料及加工附注等信息。该发明大大缩短了大型复合材料壁板设计制造周期，同时也大大提高了产品的质量。

主权项

一种大型复合材料加筋壁板结构设计方法，其特征在于，本发明方法包括如下步骤：1)复合材料尾翼主盒段主要包括前梁、后梁、上壁板、下壁板和肋，在方案设计阶段确定外载压力F、外形、前后梁位置和所选复合材料，单块式盒段结构壁板承受较大弯矩，此时为计算方便，忽略梁缘条对弯矩的承担；2)选取壁板考核区，区的大小依据分区精度考虑选取，然后取该区的中间面，即o2‑o2切面切割壁板，所得o2‑o2切面的待确定铺层参数即代表了该区的铺层参数；3)计算外载压力F对该o2‑o2切面的弯矩M和扭矩W，其中M＝Fa，W＝Fb，其中a为外载压力F作用点距o2‑o2切面距离，b为外载压力F作用点距盒段前后梁平面之中面，即o1‑o1切面的距离；4)假设考核剖面几何参数，其中蒙皮厚度假设为t，盒段高度假设为H，前后梁之间距离为S，根据工程梁理论公式计算正应变ε和剪应变γ：将以上两式相除，并令正应变ε和剪应变γ分别取该种复合材料的设计许用应变，许用应变假设如以下两式所示，计算出该壁板，即o2‑o2切面铺层拉压弹性模量E与剪切模量G之比值；[ε]＝4500[γ]＝35005)根据拉压弹性模量E与剪切模量G之比值挑选对应常用的铺层比例，然后将该区铺层的拉压弹性模量E与剪切模量G值带入以上两式中的相应公式确定厚度t，至此，壁板考核区之铺层基本确定，其他区铺层确定重复以上5步；6)将铺层层数、角度和顺序带入有限元总模型进行校核；7)确认铺层信息后采用数字化建模并进行数字化三维标注。