一种确定平板结构在纯弯曲载荷作用下的布局方法与流程

1.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纯弯曲载荷作用下的布局方法。


背景技术：

2.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，对一块平板进行划分，在分割线上布置添加缘条增强结构强度，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，最终的结果往往因为添加的缘条尺寸以及数量不正确，导致结构重量较重，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。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本技术提供了一种1、一种确定平板结构在纯弯曲载荷作用下的布局方法，该方法应用于需要安装缘条的平板结构的安装区域划分，其特征在于，该方法包括以下步骤：
4.步骤s1：基于获取所知的平板结构的纯弯曲载荷，平板宽度，平板厚度计算平板面板最大工作应力；
[0005][0006]
其中，m为平板结构纯弯曲载荷，a为平板宽度，t为平板厚度；
[0007]
步骤s2：基于所述平板面板最大工作应力建立缘条轴压载荷与缘条截面面积的关系式s；建立所述缘条截面面积与缘条惯性矩的关系式w；建立所述缘条轴压载荷、所述缘条惯性矩与平行于平板宽度的缘条分段个数的关系式v；建立平板纯弯曲许用应力与垂直于平板宽度的缘条分段个数的关系式z；
[0008]
n1＝σcb2ꢀꢀ
(s)
[0009][0010][0011][0012]
m为平板结构纯弯曲载荷，a为平板宽度，t为平板厚度。
[0013]
b为缘条截面长度μ为材料的弹性泊松比，n2为垂直于平板宽度的缘条分段个数，kc为纯弯曲临界应力系数，数值与平板的长宽比有关，n1为平行于平板宽度的缘条分段个数，e为材料弹性模量；
[0014]
步骤s3：设定所述垂直于平板宽度的缘条分段距离与所述平行于平板宽度的缘条分段距离之比的值、令所述平板纯弯曲许用应力等于所述平板面板最大工作应力；根据数值曲线数值为1，kc＝25，数值较小。
[0015]
步骤s4：基于所述关系式s，所述关系式w，所述关系式v与所述关系式z计算出所述平行于平板宽度缘条分段个数、所述缘条截面面积以及所述垂直于平板宽度的缘条分段个数。
[0016]
优选的是，缘条的横截面包括矩形。
[0017]
优选的是，步骤s2中关系式w基于缘条欧拉公式建立。
[0018]
优选的是，所述垂直于平板宽度的缘条分段或者所述平行于平板宽度的缘条分段均为等距均分。
[0019]
优选的是，所述垂直于平板宽度的缘条分段距离与所述平行于平板宽度的缘条分段距离之比为1。
[0020]
优选的是，缘条焊接在平板结构上。
[0021]
优选的是，平板结构为矩形板材结构。
[0022]
优选的是，平板结构的材料为同一材质。
[0023]
优选的是，所述垂直于平板宽度的缘条分段个数与所述平行于平板宽度的缘条分段个数值前进取整。
[0024]
本技术的优点包括：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，以降低准确计算缘条的尺寸以及布置规格，降低了结构重量，提高结构性能，缩短设计周期，具有十分重要的意义。
附图说明
[0025]
图1是所述方法流程图；
[0026]
图2是平板结构示意图；
[0027]
图3是缘条截面图；
[0028]
图4是平板布局图；
[0029]
其中1-平板面板，2-平板缘条。
具体实施方式
[0030]
为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式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。所描述的实施方式是
本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，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方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
[0031]
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，平板结构本身不具有较好的强度性能，因此需要对平板结构焊接缘条，根据载荷计算出结构的应力分布，根据应力分布调整结构尺寸，对一块平板进行划分，在分割线上布置添加缘条增强结构强度，确定平板结构在纯弯曲载荷作用下的布局方法，包括如下步骤：
[0032]
步骤s1：基于获取所知的平板结构1的纯弯曲载荷，平板结构1的材料为同一材质，需要焊接缘条，平板宽度，平板厚度计算平板面板最大工作应力；
[0033]
例如平板结构1的材料为同一材质为矩形板材结构，如材料弹性模量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，平板面板纯弯曲载荷m＝2500n
·
m2[0034][0035]
步骤s2：基于所述平板面板最大工作应力建立缘条轴压载荷与缘条截面面积的关系式s；建立所述缘条截面面积与缘条惯性矩的关系式w；建立所述缘条轴压载荷、所述缘条惯性矩与平行于平板宽度的缘条分段个数的关系式v；建立平板纯弯曲许用应力与垂直于平板宽度的缘条分段个数的关系式z；
[0036]
n1＝σcb2＝300b2n s
[0037][0038][0039][0040]
步骤s3：设定所述垂直于平板宽度的缘条分段距离与所述平行于平板宽度的缘条分段距离之比的值、令所述平板纯弯曲许用应力等于所述平板面板最大工作应力；在一些可实施方案中，根据数值曲线数值可以设置为1，此事kc＝25，数值较小；
[0041]
σc＝σ
cr
；
[0042]
步骤s4：基于所述关系式s，所述关系式w，所述关系式v与所述关系式z计算出所述平行于平板宽度缘条分段个数、所述缘条截面面积以及所述垂直于平板宽度的缘条分段个数。
[0043]
当时，kc＝25。此时：
[0044][0045]
σc＝σ
cr
[0046][0047]
可得：n1＝3.4，分段个数取整，n1＝4。
[0048]
根据步骤4中可得n2＝5
[0049][0050]
可得：b＝10.59mm
[0051]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。