一种加筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法与流程

本发明属于航空工程应用领域，尤其涉及一种加筋壁板特殊结构蒙皮有效宽度的计算方法。

背景技术：

长桁(也称桁条)是与蒙皮和翼肋相连的构件，长桁上作用有气动载荷。在现代机翼中它一般都参与机翼的总体受力—承受机翼弯矩引起的部分轴向力，是纵向骨架中的重要受力构件之一。除上述承力作用外，长桁和翼肋一起对蒙皮起一定的支持作用。

采用传统的加筋壁板蒙皮有效宽度计算方法无法解决以下特殊问题：如图1所示，当加筋壁板长桁1之间的蒙皮2上布置有较弱的纵/横筋条3时，蒙皮2的局部屈曲临界应力较未加筋平板提高，采用传统的蒙皮有效宽度计算公式，由于没有考虑局部筋条3对飞机蒙皮2起到的加强作用，计算得到的蒙皮有效宽度数值偏小，进而导致计算的加筋壁板破坏载荷低于实际，结构得不到充分利用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供加强筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法，解决目前的加筋壁板特殊结构中蒙皮有效宽度计算不准确的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种加强筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法包括

步骤一：计算得到两长桁之间设置局部筋条时的蒙皮局部的压缩屈曲临界应力F_cr,sk；

步骤二：计算具有相同抗屈曲能力的等效平板厚度t_e，所述相同抗屈曲能力的蒙皮等效厚度指的是与未设置局部筋条情况下的蒙皮厚度具有相同力学特性的虚拟蒙皮厚度；

$t_e=\frac{b}{\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{12F_{cr,sk}(1-{\mathrm{\μ}}^2)}{k_{c}E}}$

步骤三：计算加筋壁板蒙皮有效宽度

$b_e=\left(\sqrt{\frac{K_{c}E}{F_{st}}}\right)t_e$

其中，E为弹性模量，b为蒙皮宽度，μ为蒙皮材料泊松比，k_c为平板压缩屈服系数，K_c为蒙皮压缩屈服系数，F_st为长桁许用应力。

进一步地，若计算得到的蒙皮有限宽度b_e大于蒙皮宽度b，则取b_e＝b，若be小于或等于b，则取be本身。

本发明的加强筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法提出的机翼加筋壁板有效宽度计算方法填补了特殊形式加筋壁板强度计算的空白，提高了机翼壁板的结构效率、减轻了飞机机翼的结构重量，具有计算准确、计算效率高等优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为现有技术的加筋壁板特殊结构示意图。

图2为本发明的加强筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法流程图。

其中,1-长桁，2-蒙皮，3-筋条。

具体实施方式

如图1所示，本发明的加强筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法包括

步骤一：计算得到两长桁之间设置局部筋条3时的蒙皮局部的压缩屈曲临界应力F_cr,sk，F_cr,sk采用仿真程序计算得出；

步骤二：计算具有相同抗屈曲能力的等效平板厚度t_e，相同抗屈曲能力的蒙皮等效厚度指的是与未设置局部筋条情况下的蒙皮厚度具有相同力学能力的虚拟蒙皮厚度；

$t_e=\frac{b}{\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{12F_{cr,sk}(1-{\mathrm{\μ}}^2)}{k_{c}E}}$

式中：t_e——蒙皮等效厚度；

F_cr,sk——蒙皮压缩屈曲临界应力；

μ——蒙皮材料泊松比；

E——蒙皮材料弹性模量；

k_c——平板压缩屈曲系数；

b——蒙皮宽度(如图所示)；

步骤三：计算加筋壁板蒙皮有效宽度

$b_e=\left(\sqrt{\frac{K_{c}E}{F_{st}}}\right)t_e$

式中：b_e为蒙皮有效宽度；

k_c为平板压缩屈服系数；

F_st为长桁许用压力。

由于一般情况下计算得到的蒙皮有限宽度b_e小于或等于蒙皮宽度b，此时便起到了减轻蒙皮结构重量的作用，但是若计算得到的b_e＞b时,则取b_e＝b。

下面以本发明的一具体实施例中的一组数据对本发明作进一步说明。

已知，某含局部筋条的蒙皮厚度t＝4.0mm，蒙皮宽度b＝330mm，长桁许用应力F_st＝400MPa，蒙皮材料的弹性模量E＝71000MPa，泊松比μ＝0.33，蒙皮的压缩屈曲系数K_c＝3.62，k_c＝4.0，根据仿真程序计算得到的蒙皮压缩屈曲临界应力F_cr,sk＝230MPa，则蒙皮的有效宽度计算如下：

$t_e=\frac{b}{\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{12F_{cr,sk}(1-{\mathrm{\μ}}^2)}{k_{c}E}}=9.775mm$

$b_e=\left(\sqrt{\frac{K_{c}E}{F_{st}}}\right)t_e=247.8mm$

本发明的一种加筋壁板特殊结构蒙皮有效宽度的计算方法提出的机翼加筋壁板有效宽度计算方法填补了特殊形式加筋壁板强度计算的空白，提高了机翼壁板的结构效率、减轻了飞机机翼的结构重量，具有计算准确、计算效率高等优点。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。