一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞机结构设计领域，具体设及一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方 法。
【背景技术】
[0002] 在飞机设计技术领域，结构屈曲是飞机结构设计中最重要的问题之一，作为主承 力构件的轴压加筋壁板，其设计的好坏主要取决于屈曲设计。
[0003] 复合材料加筋壁板作为一种典型的结构，应用广泛，然而在实际过程中，通常会受 到压缩、剪切等载荷的作用，屈曲破坏是最常见的失效形式，而屈曲后的复合材料加筋壁板 具有较高的后屈曲承载能力，加筋壁板屈曲到破坏之间的后屈曲状态，现有技术中，通常采 用半经验半理论的分析方法，预测的破坏应力与试验数据吻合的很好。但现有设计方法不 能确定何时开始屈曲，何时破坏结构重量效率最高。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法，主要 包括W下步骤：
[0005] S1、绘制加筋壁板受载图，并根据受载情况设计筋条剖面形状，获取所述剖面参 数，所述剖面参数包括所述剖面的惯性矩和面积； 阳006] S2、根据加筋壁板内的筋条与腹板的连接形式及加筋壁板与周边结构的连接形 式，确定加筋壁板的边界支持条件，所述筋条包括相互垂直的若干个纵向筋条和横向筋 条；
[0007] S3、给定所述相邻纵向筋条的间距初始设置值曰，W及给定相邻横向筋条的间距初 始设置值b，同时给定蒙皮的厚度t，所述蒙皮厚度为所述加筋壁板的筋条腹板厚度；
[0008] S4、根据步骤Sl中的剖面参数及步骤S3中的曰、b值计算轴压壁板筋条的开始屈 曲载荷；
[0009] S5、根据步骤Sl中的剖面参数、步骤S3中的曰、b值计算轴压壁板筋条的破坏载 荷；
[0010] S6、计算轴压壁板筋条的破坏载荷与轴压壁板筋条的的开始屈曲载荷的比值n，并 重新设定a、bW及t值，重复步骤S3~S6,直至n满足预设值。
[0011] 优选的是，所述计算轴压壁板筋条的破坏载荷的前一步还包括计算轴压壁板筋 条的欧拉应力W及轴压壁板筋条的壁板压损强度，所述轴压壁板筋条的破坏载荷O。。二 [1-(1-O"/。f) (O"/O]。f，其中，所述。e为轴压壁板筋条的欧拉应力，。巧所述轴压 壁板筋条的壁板压损强度，Oa为所述轴压壁板筋条的开始屈曲载荷。
[0012] 在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的开始屈曲载荷的前一步包括计 算述轴压壁板筋条的壁板压损强度。
[001引在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的欧拉应力0。=Cn2E/ 化'/p)2,其中C为加筋壁板端部支持系数，L为肋间距，即相邻横向筋条的间距b， 1_|二I和A分别为加筋壁板剖面的惯性矩和面积。
[0014]在上述方案中优选的是，所述轴压壁板筋条的壁板压损强度O f= O。.2P[(f5 t/ 巧（E/。。.2) 其中，0为根据切割数和凸缘数决定的压损系数，f切割数与凸缘数之 和，5蒙皮厚度，F为加筋壁板剖面积，O。.2为材料的屈服极限，E为材料的弹性模量。
[0015] 在上述方案中优选的是，所述轴压壁板筋条的局部失稳临界应力Oa=Kn2ES^ [12 (1-y2)a2]，其中K为加筋蒙皮的边界支持系数。
[0016] 在上述方案中优选的是，所述预设值n为1. 5。
[0017] 在上述方案中优选的是，所述a、bW及t的取值方法包括使a、b值不动，W特定步 长增X增加t的值，或者，使a、t值不动，W特定步长X增加b的值，或者，使b、t值不动，W 特定步长X增加a的值。
[0018] 在上述方案中优选的是，所述X的值为0. 2mm。
[0019] 本发明的优点是：
[0020] 满足轴压壁板承载要求，即极限载荷不破坏，限制载荷不失稳的要求；该方法不仅 适用金属轴压加筋壁板，对所有设及后屈曲分析的薄壁结构均适用，将上述方法中的n改 为所需的限制条件即可，随着技术进步，预测破坏应力的抛物线公式及破坏载荷计算公式 可W改为更准确的公式；该方法可W设计出在承载要求下的结构重量效率最高的金属轴压 壁板；该设计方法结合准确预测破坏应力的半理论半经验公式，使用简单、方便。
【附图说明】
[0021] 图1为按照本发明轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法的一优选实施例的流程图。
[0022] 图2为图1所示实施例的轴压加筋壁板结构示意图。
[0023] 其中，1为腹板，2为纵向筋条，3为横向筋条。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[00对在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中屯、V纵向V横向V前V后V左"、 "右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底""内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方 位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元 件必须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的 限制。
[00%]本发明中轴压加筋壁板的结构如图2所示，其中，1为腹板，2为纵向筋条，3为横向 筋条。需要说明的是，图2中，相邻向筋条的间距为a,相邻横向筋条的间距为b，蒙皮的厚 度为t。
[0027] 本实施例中，轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法，主要包括W下步骤：
[0028] S1、绘制加筋壁板受载图，并根据受载情况设计筋条剖面形状，获取所述剖面参 数，所述剖面参数包括所述剖面的惯性矩和面积； 阳029] S2、根据加筋壁板内的筋条与腹板的连接形式及加筋壁板与周边结构的连接形 式，确定加筋壁板的边界支持条件，所述筋条包括相互垂直的若干个纵向筋条和横向筋 条；
[0030] S3、给定所述相邻纵向筋条的间距初始设置值曰，W及给定相邻横向筋条的间距初 始设置值b，同时给定蒙皮的厚度t，所述蒙皮厚度为所述加筋壁板的筋条腹板厚度；
[0031] S4、根据步骤Sl中的剖面参数及步骤S3中的曰、b值计算轴压壁板筋条的开始屈 曲载荷；
[0032] S5、根据步骤Sl中的剖面参数、步骤S3中的曰、b值计算轴压壁板筋条的破坏载 荷；
[0033] S6、计算轴压壁板筋条的破坏载荷与轴压壁板筋条的的开始屈曲载荷的比值n，并 重新设定a、bW及t值，重复步骤S3~S6,直至n满足预设值。
[0034] 优选的是，所述计算轴压壁板筋条的破坏载荷的前一步还包括计算轴压壁板筋 条的欧拉应力W及轴压壁板筋条的壁板压损强度，所述轴压壁板筋条的破坏载荷O。。二 [1-(1-O"/。f) (O"/O]。f，其中，所述。e为轴压壁板筋条的欧拉应力，。巧所述轴压 壁板筋条的壁板压损强度，Oa为所述轴压壁板筋条的开始屈曲载荷。
[0035] 在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的开始屈曲载荷的前一步包括计 算述轴压壁板筋条的壁板压损强度。
[0036] 在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的欧拉应力：
[0037] OC=C2E/ (L' /P)2,其中C为加筋壁板端部支持系数，L为肋间距，即相邻横向 筋条的间距b，L'=L/^^，P二^/17器，I和A分别为加筋壁板剖面的惯性矩和面积。
[0038] 在上述方案中优选的是