一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法

摘要

本发明涉及飞机结构设计技术领域，特别是涉及一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法。该方法包括如下步骤：获取已知的平板缘条轴压载荷，平板面板轴压载荷，平板面板长度、宽度及厚度；根据布局公式，计算平板面板分段个数、平板缘条分段个数和截面尺寸。

说明书

技术领域

本发明涉及飞机结构设计技术领域，特别是涉及一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法。

背景技术

在飞机结构设计中，由于结构装配、对接或者功能(比如装卸货物等)的需要，机身往往布置比较多的平板结构。对于平板类结构的设计，传统的设计方法是设计师根据自身经验完成初步的布局设计，建立有限元模型，然后根据严重载荷计算出结构的应力分布，根据应力分布调整结构尺寸，逐步迭代，得到最终的结构形式。传统的设计方法由于最初的布局设计与设计师的经验有关，限制了后面尺寸设计的效果，最终的结果往往结构重量较重，刚度偏小，应力较大，并且由于布局设计的不确定性，导致效率低下，严重影响设计周期。

因此，针对传统设计方法及现有技术水平的不足，研究一种新的布局设计方法，以降低结构重量，提高结构性能，缩短设计周期，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是：提供一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法，以解决结构重量较重，刚度偏小，应力较大，并且由于布局设计的不确定性的问题。

本发明的技术方案是：

本发明提出一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法，包括如下步骤：

获取已知的平板缘条轴压载荷，平板面板轴压载荷，平板面板长度、宽度及厚度；

根据布局公式，计算平板面板分段个数、平板缘条分段个数和截面尺寸；布局公式包括：

其中，N

进一步的，所述方法还包括：

步骤1：根据缘条欧拉公式及缘条轴压载荷得到缘条惯性矩表达式；

步骤2：根据缘条惯性矩得到缘条横截面长度及缘条分段个数表达式；

步骤3：根据平板面板轴压载荷计算平板面板工作应力；

步骤4：根据平板面板几何尺寸及材料属性得到平板面板压缩许用应力表达式；

步骤5：根据平板面板工作应力及压缩许用应力得到平板面板分段个数表达式；

步骤6：联立以上表达式可求得布局公式。

进一步的，所述步骤1中的缘条惯性矩I，通过如下公式获取：

进一步的，所述步骤2中的计算缘条横截面长度b，通过如下公式获取：

进一步的，所述步骤3中计算平板面板工作应力σ

进一步的，其特征在于，所述步骤4中平板压缩许用应力σ

其中，K

进一步的，所述步骤5中平板面板分段个数n

σ

进一步的，所述步骤6中联立以上公式可求得平板缘条分段个数、截面尺寸及面板分段个数，即平板结构的布局。

本发明的优点是：本发明提供了一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法。该方法克服了目前普遍使用的有限元法的弊端，使得计算更简便；另外，利用本方法可以在设计初期快速得到平板结构布局，使得设计工作进度大幅提前。

附图说明

图1是方法流程图；

图2是平板结构示意图；

图3是缘条截面图；

图4是平板布局图；

其中1-平板面板，2-平板缘条。

具体实施方式

本发明提出一种确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法，包括如下步骤：

获取已知的平板缘条轴压载荷，平板面板轴压载荷，平板面板长度、宽度及厚度；

根据布局公式，计算平板面板分段个数、平板缘条分段个数和截面尺寸；布局公式包括：

其中，N

实施例1

采用本发明，对确定平板结构在轴压载荷作用下的布局方法，如图1所示，包括步骤如下：

已知：材料弹性模量E＝70000MPa，材料的弹性泊松比μ＝0.33，平板厚度t＝2mm，平板宽度a＝500mm，平板长度l＝600mm，缘条轴压载荷N

步骤1：根据缘条欧拉公式、图2所示平板尺寸及缘条轴压载荷得到缘条惯性矩表达式；

步骤2：根据缘条惯性矩得到缘条横截面长度及缘条分段个数表达式

步骤3：根据平板面板轴压载荷计算平板面板工作应力；

步骤4：根据平板面板几何尺寸及材料属性得到平板面板压缩许用应力表达式；

当

步骤5：根据平板面板工作应力及压缩许用应力得到平板面板分段个数；

σ

即：

可得：n

根据步骤4中

步骤6：联立以上表达式可求得平板缘条分段及截面尺寸及面板分段，即平板结构的布局：

可得：b＝11.57mm。

最后的布局如图3及图4所示。