一种双梁式长直机翼载荷处理方法与流程

本专利涉及一种双梁式长直机翼载荷处理方法，特别是关于一种应用于双梁式长直机翼的全尺寸飞机结构静强度试验的机翼盒段载荷处理和加载方法。

背景技术：

全尺寸飞机结构静强度试验是研究飞机及其零部件结构在静载荷作用下的静强度特性，其目的是通过试验验证飞机结构能否满足结构强度设计和静强度规范要求。机翼是飞机的一个重要部件，在结构静力试验中需要对机翼盒段进行加载模拟机翼在不同飞行状态的承载及变形。目前各飞机设计所对飞机机翼建立有限元模型进行数值分析，试验任务书给定的机翼载荷也为有限元节点载荷，对于结构静力试验机翼有限元节点载荷过于分散，很容易出现大小差异较大甚至反号的问题，因此需要对其原始有限元节点载荷进行处理以便于试验施加。目前大部分机翼盒段多使用“胶布带—杠杆”加载系统，以往试验中，每个工况的机翼盒段载荷均由单人单独处理，是一件很耗时的工作量,而且人工处理极容易出错。由于试验任务书给定的有限元节点载荷较为分散，如果按照试验任务书给定载荷施加将导致杠杆数量和级数较多，试验加载误差增大。

技术实现要素：

为了解决双梁式长直机翼盒段载荷处理工作量大、杠杆加载级数多以及载荷处理效率低的问题，本专利提供了一种双梁式长直机翼载荷处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据机翼每个肋的有限元节点编号及位置，在每个肋前梁及后梁附近选择性布置胶布带，每块胶布带载荷值为胶布带可承受的最大载荷值，然后根据每个肋前梁和后梁胶布带位置及胶布带载荷值分别计算前梁、后梁的杠杆末端坐标及其杠杆系统可承受的载荷值，该载荷值称为其杠杆系统的最大承载值，每个肋前梁、后梁的杠杆末端坐标分别为该肋前合力点、后合力点，前、后合力点的杠杆系统均称为专用杠杆；

2)每一个肋有限元节点的气动载荷和惯性载荷压心近似位于该肋前、后合力点确定的这一条直线上，根据1)确定的前、后合力点，根据力的等效原理，将每种工况每个肋的气动载荷和惯性载荷等效到该肋的前、后合力点，可得到每个工况的每个肋前、后合力点的载荷值；

3)校验过程，对所有工况的每个肋前、后合力点的载荷值进行统计可得到每个肋前、后合力点的最大载荷值，检验该载荷值是否超过杠杆系统的最大承载值，若超过则对前、后合力点的胶布带的数量进行增加，根据步骤1)和2)重新计算前、后合力点和每个工况的每个肋的前、后合力点的载荷值；

4)误差计算，根据1)步骤中每个肋前、后合力点的专用杠杆和组成每个肋前、后合力点的胶布带的位置、数量可以计算每个胶布带载荷值在每个肋前、后合力点的最大承载值的比值，由此比值可以反推计算每个工况的每个肋前、后合力点在每块胶布带的载荷，然后根据胶布带位置、胶布带的载荷计算载荷等效之后每个肋的气动载荷和惯性载荷压心，分别与每一个肋有限元节点的气动载荷和惯性载荷压心进行对比，计算误差值是否满足载荷等效处理误差。

采用此处理方法可以根据已知的每个肋的前、后合力点的载荷值，将每一个前或后合力点作为一个加载切面，将相邻若干个肋的前梁位置或后梁位置的不同切面通过切面之间的联合杠杆组成一个加载点，各个切面的专用杠杆保持不变，在不同载荷工况换装期间仅仅需要更换联合杠杆，极大的节省了切面杠杆的加工数量和换装时间。

该载荷处理原则和方法具有以下优点：

1)提高了结构静力试验机翼载荷处理的准确性；

2)提高结构静力试验机翼载荷处理效率；

3)提高了机翼加载杠杆的有效利用率；

4)试验过程中能减少机翼盒段杠杆的加工数量和换装量。

附图说明

图1为双梁式长直机翼有限元示意图

图2为双梁式长直机翼载荷处理流程图

图3为前合力点专用杠杆示意图；

图4为后合力点专用杠杆示意图。

具体实施方式

用计算机程序实现双梁式长直机翼载荷处理的流程图如图2所示。

程序分为数据验证和数据处理两个部分，所有计算程序均使用VC++完成。

本发明提供了一种双梁式长直机翼载荷处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据机翼每个肋的有限元节点编号及位置，在每个肋前梁及后梁附近选择性布置胶布带，如图1所示，每块胶布带载荷值为胶布带可承受的最大载荷值，然后根据每个肋前梁和后梁胶布带位置及胶布带载荷值分别计算前梁、后梁的杠杆末端坐标及其杠杆系统可承受的载荷值，该载荷值称为其杠杆系统的最大承载值，每个肋前梁、后梁的杠杆末端坐标分别为该肋前合力点、后合力点，前、后合力点的杠杆系统均称为专用杠杆，如图3、图4分别为4肋前、后合力点的专用杠杆，图中的P表示杠杆系统的最大承载值；

2)每一个肋有限元节点的气动载荷和惯性载荷压心近似位于该肋前、后合力点确定的这一条直线上，根据1)确定的前、后合力点，根据力的等效原理，将每种工况每个肋的气动载荷和惯性载荷等效到该肋的前、后合力点，可得到每个工况的每个肋前、后合力点的载荷值；

3)校验过程，对所有工况的每个肋前、后合力点的载荷值进行统计可得到每个肋前、后合力点的最大载荷值，检验该载荷值是否超过杠杆系统的最大承载值，若超过则对前、后合力点的胶布带的数量进行增加，根据步骤1)和2)重新计算前、后合力点和每个工况的每个肋的前、后合力点的载荷值；

4)误差计算，根据1)步骤中每个肋前、后合力点的专用杠杆和组成每个肋前、后合力点的胶布带的位置、数量可以计算每个胶布带载荷值与每个肋前、后合力点的最大承载值的比值，由此比值可以反推计算每个工况的每个肋前、后合力点在每块胶布带的载荷，然后根据胶布带位置、胶布带的载荷计算载荷等效之后每个肋的气动载荷和惯性载荷压心，分别与每一个肋有限元节点的气动载荷和惯性载荷压心进行对比，计算误差值是否满足载荷等效处理误差。

数据验证部分包括文件读写，逻辑判断和基本数学计算，主要完成工作是将有限元坐标文件和有限元载荷文件进行合并处理，计算每一个工况每一个肋的载荷值及弯矩值，将每一个工况计算的总载荷和弯矩值与试验任务书载荷进行对比，确保试验载荷无误。

数据处理需要调用前面计算的每一个肋的总载荷及弯矩值，然后利用力的等效原理其等效到该肋的前后加载点，根据前后加载点的杠杆比计算每一块胶布带的载荷值，计算载荷处理完成后与原始载荷的误差值。