[发明专利]一种机翼撑杆剖面设计方法

权利要求书

1.一种机翼撑杆剖面设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立平面直角坐标系，坐标原点位于初始撑杆剖面的前缘点，X轴由所述前缘点指向所述初始撑杆剖面的后缘点；

步骤二、将所述初始撑杆剖面进行离散化，分为若干个单元，得到每个单元中心线的端点坐标(x_i，y_i)；

步骤三、计算所述每个单元的面积A_i(x_i,y_i)和相对于X轴的惯性矩I_xi(x_i,y_i)，再累加后得到整个所述初始撑杆剖面的面积A(x_i,y_i)和惯性矩I_x(x_i,y_i)；

步骤四、判断所述面积A(x_i,y_i)是否在最小面积A_min与最大面积A_max之间，同时判断所述惯性矩I_x(x_i,y_i)是否大于最小惯性矩I_min；

步骤五、若所述面积A(x_i,y_i)在最小面积A_min与最大面积A_max之间，且所述惯性矩I_x(x_i,y_i)大于所述最小惯性矩I_min，则所述初始撑杆剖面满足强度设计要求；否则，进行步骤六；

步骤六、通过一组预定缩放系数m、n，采用缩放变换对步骤二中所述每个单元中心线的端点坐标(x_i，y_i)进行缩放，得到缩放后的坐标(mx_i,ny_i)，并计算得到缩放后的剖面面积A(mx_i,ny_i)和惯性矩I_x(mx_i,ny_i)；

步骤七、判断所述面积A(mx_i,ny_i)是否在最小面积A_min与最大面积A_max之间，同时判断所述惯性矩I_x(mx_i,ny_i)是否大于所述最小惯性矩I_min；若是，则经过缩放变换的撑杆剖面满足强度设计要求，再通过对所述每个单元缩放后的坐标(mx_i,ny_i)进行曲线拟合，得到待设计撑杆的剖面；否则，重复步骤六到步骤七。

2.根据权利要求1所述的机翼撑杆剖面设计方法，其特征在于，所述初始撑杆剖面为等壁厚的空心薄壁管状结构。

3.根据权利要求1或2所述的机翼撑杆剖面设计方法，其特征在于，在所述步骤三中，根据如下公式(1)、(2)分别计算得到每个单元的面积A_i(x_i,y_i)和相对于X轴的惯性矩I_xi(x_i,y_i)：

A_i＝bc   (1)；

其中，a为所计算单元斜边的高度，a＝c/ctgα；

b为所计算单元垂边的高度，b＝t/cosα；

c为所计算单元的宽度，c＝x_i+1-x_i；

α为所计算单元斜边与X轴的夹角，

t为撑杆剖面的壁厚。

4.根据权利要求4所述的机翼撑杆剖面设计方法，其特征在于，在所述步骤四中，A_min＝F_t/σ_b、A_max＝M_max/(ρL)、I_min＝F_cL²/(π²E)；

其中，F_t为撑杆设计时受到的最大拉伸载荷，σ_b为撑杆材料的拉伸破坏强度，M_max为撑杆的重量指标上限，ρ为撑杆材料的密度，L为撑杆的长度，F_c为撑杆受到的最大压缩载荷，E为撑杆材料的弹性模量。