一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法技术

本发明专利技术涉及一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，属于飞机结构强度设计技术领域，其包括：1)将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：2)根据内缘条、外缘条及框腹板各自的许用载荷计算各自的几何参数，几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度；3)剖面设计完成后，进行有限元计算及参数优化，确定最终的普通框剖面参数。本发明专利技术的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法首先使用理论计算初步确定普通框剖面参数，再对结构进行有限元分析，在此基础上仅需少量的参数优化计算即可最终确定普通框在集中载荷作用下的剖面参数，减少了有限元分析计算的迭代次数，节省了计算时间及成本。

A method for determining common box section parameters under concentrated loads

The invention relates to a method of determining the parameters of general frame section under concentrated load. It belongs to the technical field of structural strength design of aircraft. It includes: 1) distribution of concentrated load P to inner strip, outer strip and frame web: 2) to calculate the geometric parameters according to the allowable loads of inner strip, outer edge strip and frame web. What parameters are the area of the outer section, the area of the inner edge section and the thickness of the frame web; 3) after the completion of the section design, the finite element calculation and parameter optimization are carried out to determine the final section parameters of the general frame. The method of determining common frame profile parameters under the concentrated load of the invention first determines the profile parameters of ordinary frame by theoretical calculation and then the finite element analysis of the structure. On this basis, only a small amount of parameter optimization calculation can be used to determine the section parameters of the common frame under the concentrated load, and the finite element can be reduced. The number of iterations calculated by the meta analysis saves time and cost.

【技术实现步骤摘要】
一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法
本专利技术属于飞机结构设计
，尤其涉及一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法。
技术介绍
机身普通框的主要作用是维持机身的截面形状，对蒙皮和长桁起支持作用。普通框承受的主要载荷是蒙皮传入机身的空气动力，以及机身弯曲变形引起的分布压力。作用在普通框上的另一类载荷是其它结构传递过来的集中载荷，如民用飞机的地板撑杆、行李储存舱，军用飞机的货运系统接头、二层地板接头、气密门开启机构三角摇臂、操纵系统滑轮支架等结构。以往需要通过有限元计算分析集中载荷作用处普通框的强度，如不满足强度要求，则对局部结构进行加强，并对加强后的结构再次进行有限元分析，如此反复迭代，直至满足强度要求。有限元分析要求有准确的边界条件，并且建模计算工作量大，设计所需周期较长。
技术实现思路
本专利技术的任务和目的是获得一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，以缩短集中载荷作用下普通框剖面的设计周期，改变以往需要通过有限元分析反复迭代计算。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，其包括1)将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：2)根据所述的内缘条、外缘条及框腹板各自的许用载荷计算各自的几何参数，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度；3)剖面设计完成后，进行有限元计算及参数优化，确定最终的普通框剖面参数。在本专利技术优选实施例中，集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上的公式为：框外缘载荷：框内缘载荷：框腹板载荷：在本专利技术优选实施例中，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度的计算方法为：外缘条压缩许用应力按照蒙皮钉间失稳应力[σc]来控制，可得普通框外缘截面面积：内缘条拉伸许用应力按照框材料的拉伸极限强度[σt]来控制，可得普通框内缘截面面积：框腹板剪切破坏许用应力按照剪力场计算：可得普通框腹板的厚度：本专利技术的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法由于使用了理论计算与有限元分析、优化相结合的方法，首先使用理论计算初步确定普通框剖面参数，再对结构进行有限元分析，在此基础上仅需少量的参数优化计算即可最终确定普通框在集中载荷作用下的剖面参数，减少了有限元分析计算的迭代次数，设计周期大为缩短。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，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为普通框在集中载荷作用下的受力分析图。图2为全机工况所设计的普通框剖面图。图3为集中载荷作用下普通框剖面示意图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。本专利技术的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法技术解决方案是：1)首先将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：参考图1所示普通框在集中载荷作用下的受力分析，将集中载荷P分配到两个方向上的分力Pn和Pτ，并分别计算普通框剖面内缘条、外缘条、框腹板载荷：外缘条载荷：内缘条载荷：框腹板载荷：2)根据各自的许用载荷计算各自的几何参数；根据普通框外缘、内缘、框腹板上合外力可以设计出它们的初步几何参数。外缘条压缩许用应力按照蒙皮钉间失稳应力[σc]来控制，可得普通框外缘面积(截面)：内缘条拉伸许用应力按照框材料的拉伸极限强度[σt]来控制，可得普通框内缘面积(截面)：框腹板剪切破坏许用应力按照剪力场计算：可得普通框腹板的厚度：3)根据全机工况所设计的普通框剖面为图2所示；为了扩散接头集中载荷，依据步骤2所计算的参数在图2所示剖面的基础上进行结构加强，得到加强后的普通框结构如图3所示。4)剖面设计完成后，进行有限元计算，及参数优化，确定最终的普通框剖面参数。下一面以某飞机普通框在吊车载荷作用下的剖面设计,进行计算验证。1)根据其受载特点，计算框内缘、外缘、腹板的载荷，如表1所示：表1框各部位载荷2)根据上述参数初步确定普通框的内缘条、外缘条及腹板的结构参数外缘条压缩许用应力按照蒙皮钉间失稳应力[σc]来控制，则[σc]＝280MPa，可得普通框外缘条面积：内缘条拉伸许用应力按照框材料的拉伸极限强度[σt]来控制，则[σt]＝469MPa，可得普通框内缘面积：框腹板剪切破坏许用应力按照剪力场计算：其中σb＝405MPa，σ0.2＝270MPa，τb＝270MPa，按完全剪力场计算，张力场系数K取1。可得普通框腹板的厚度为：3)进行有限元分析；4)进行进行参数优化设计，确定最终的普通框剖面参数。本专利技术的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法由于使用了理论计算与有限元分析、优化相结合的方法，首先使用理论计算初步确定普通框剖面参数，再对结构进行有限元分析，在此基础上仅需少量的参数优化计算即可最终确定普通框在集中载荷作用下的剖面参数，减少了有限元分析计算的迭代次数，节省了计算时间及成本。以上所述，仅为本专利技术的最优具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，其特征在于：包括1)将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：2)根据所述的内缘条、外缘条及框腹板各自的许用载荷计算各自的几何参数，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度；3)剖面设计完成后，进行有限元计算及参数优化，确定最终的普通框剖面参数。

【技术特征摘要】
1.一种集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，其特征在于：包括1)将集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上：2)根据所述的内缘条、外缘条及框腹板各自的许用载荷计算各自的几何参数，所述几何参数为外缘截面面积、内缘截面面积及框腹板厚度；3)剖面设计完成后，进行有限元计算及参数优化，确定最终的普通框剖面参数。2.根据权利要求1所述的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，其特征在于，集中载荷P分配到内缘条、外缘条及框腹板上的公式为：框外缘载荷：框内缘载荷：框腹板载荷：3.根据权利要求2所述的集中载荷作用下确定普通框剖面参数的方法，其特征在于，所述几何参数为外缘截面面...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晶晶，薛应举，张引利，尹凯军，陈卫锋，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61