[发明专利]一种大型双曲主承力壁板设计方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机设计领域，涉及涉及一种大型双曲主承力壁板设计方法。

背景技术

大型双曲外形特征的主承力加筋壁板是机身结构中的重要零件，尺寸一般为3～5米×1～2米，壁板一侧布置纵横双向筋条，其主要作用是承受壁板面内的双向拉压/拉拉载荷和壁板法向的油压载荷。常规加工方法是选定大尺寸的锻件进行双面机加，先加工有纵横筋条一面，然后加工另一面形成双曲结构，但在加工过程中变形很难控制，导致成品率低，成本较高。

发明内容

本发明的目的是：针对厚板机加滚压弯曲成形工艺，提供一种大型双曲主承力壁板设计方法，可以有效地控制壁板加工变形，完成大型双曲主承力壁板的设计，该方法工艺简单，成品率高，成本较低。

本发明的技术方案是：一种大型双曲主承力壁板设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，设计平面纵横加筋壁板面板厚度、筋条分布、筋条高度、筋条凸缘厚度和高度；

第二，建立平面加筋壁板的有限元分析模型，利用有限元分析手段模拟平面纵横加筋壁板沿壁板对角线方向经过滚压机6次加工之后的变形，实现将平面壁板变为双曲壁板；

第三，针对厚板机加滚压成形工艺，在考虑压弯过程的结构回弹变化之后，对有限元模型进行修正；

第四，对第三步的双曲壁板有限元模型进行静力分析和稳定性分析，逐一校核双曲壁板每个部位的强度和稳定性；

第五，若满足强度和稳定性设计要求（金属材料的单元应力＜材料的许用值，稳定性的特征值≥1），则设计完成；若不满足强度要求，根据有限元分析总结的双曲承力壁板成型规律，改变面板厚度或筋条分布或筋条高度或筋条凸缘厚度或筋条凸缘高度，或上述参数的组合，重新进行第二、三、四步的计算，直到满足强度和稳定性设计要求为止。

本发明技术方案针对厚板机加滚压弯曲成形工艺，能有效控制壁板加工变形，完成大型双曲主承力壁板的设计。

本发明的优点是：

1）成品率高，成本较低，而且不受壁板曲率大小的限制；

2）方法简单易行，产品设计周期短，提高设计效率，易于推广应用，具有较大的实用价值。

附图说明

附图1是本发明实施例结构示意图。

附图2是本发明实施例滚压成形路线示意图。

图中的直线表示壁板经过滚压机加工的位置。

附图3是本发明实施例有限元模拟滚压成形示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1，所示为典型机身双曲纵横加筋壁板结构，包括面板1、纵横筋条2、筋条凸缘3。

一、根据机身壁板装配、密封、维护等协调结果，确定机身壁板开孔的位置和大小。根据外载荷，设计平面纵横加筋壁板面板1厚度、纵横筋条2分布、纵横筋条2高度、筋条凸缘3厚度和筋条凸缘3高度；

二、建立平面加筋壁板的有限元分析模型，利用有限元分析手段模拟平面纵横加筋壁板沿壁板对角线方向（见图2）经过滚压机6次加工之后的变形（见图3），实现将平面壁板变为双曲壁板；

三、针对厚板机加滚压成形工艺，在考虑压弯过程的结构回弹变化之后，对有限元模型进行变形修正，主要改变有限元模型单元的属性厚度或者单元材料的弹性模量，完成有限元模型刚度的改变；

四、对第三步的双曲壁板有限元模型进行静力分析和稳定性分析，并对双曲壁板每个部位的强度和稳定性进行校核，对于金属材料的单元应力＜材料的许用值，稳定性的特征值≥1；

五、倘若校核结果满足设计要求（金属材料的单元应力＜材料的许用值，稳定性的特征值≥1），设计结束；倘若有限元静力分析和稳定性分析结果不满足设计要求，根据有限元分析总结的双曲承力壁板成型规律和上述有限元模型的分析结果改变面板1厚度或纵横筋条2分布或纵横筋条2高度或筋条凸缘3厚度或筋条凸缘3高度，或上述参数的组合，重新进行第二、三、四步的计算，直到满足强度和稳定性设计要求为止。