[发明专利]一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法

说明书

本发明公开了一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法，属于飞机结构设计领域。所述方法包括首先根据轴压加筋壁板的剖面参数、肋间距b、筋间距a以及蒙皮厚度t来计算轴压壁板筋条的开始屈曲载荷以及计算轴压壁板筋条的破坏载荷，最后，计算轴压壁板筋条的破坏载荷与轴压壁板筋条的开始屈曲载荷的比值n，并重新设定a、b以及t值，直至n满足预设值，从而达到对轴压加筋壁板后屈曲承载的高效设计，通过该方法，可以设计出在承载要求下的结构重量效率最高的金属轴压壁板；该设计方法结合准确预测破坏应力的半理论半经验公式，使用简单、方便。

技术领域

本发明属于飞机结构设计领域，具体涉及一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法。

背景技术

在飞机设计技术领域，结构屈曲是飞机结构设计中最重要的问题之一，作为主承力构件的轴压加筋壁板，其设计的好坏主要取决于屈曲设计。

复合材料加筋壁板作为一种典型的结构，应用广泛，然而在实际过程中，通常会受到压缩、剪切等载荷的作用，屈曲破坏是最常见的失效形式，而屈曲后的复合材料加筋壁板具有较高的后屈曲承载能力，加筋壁板屈曲到破坏之间的后屈曲状态，现有技术中，通常采用半经验半理论的分析方法，预测的破坏应力与试验数据吻合的很好。但现有设计方法不能确定何时开始屈曲，何时破坏结构重量效率最高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种轴压加筋壁板后屈曲承载设计方法，主要包括以下步骤：

S1、绘制加筋壁板受载图，并根据受载情况设计筋条剖面形状，获取所述剖面参数，所述剖面参数包括所述剖面的惯性矩和面积；

S2、根据加筋壁板内的筋条与腹板的连接形式及加筋壁板与周边结构的连接形式，确定加筋壁板的边界支持条件，所述筋条包括相互垂直的若干个纵向筋条和横向筋条；

S3、给定相邻纵向筋条的间距初始设置值a，以及给定相邻横向筋条的间距初始设置值b，同时给定蒙皮的厚度t，所述蒙皮厚度为所述加筋壁板的筋条腹板厚度；

S4、根据步骤S1中的剖面参数及步骤S3中的a、b值计算轴压壁板筋条的开始屈曲载荷；

S5、根据步骤S1中的剖面参数、步骤S3中的a、b值计算轴压壁板筋条的破坏载荷；

S6、计算轴压壁板筋条的破坏载荷与轴压壁板筋条的的开始屈曲载荷的比值n，并重新设定a、b以及t值，重复步骤S3～S6，直至n满足预设值。

优选的是，所述计算轴压壁板筋条的破坏载荷的前一步还包括计算轴压壁板筋条的欧拉应力以及轴压壁板筋条的壁板压损强度，所述轴压壁板筋条的破坏载荷σ_c0＝[1-(1-σ_cr/σ_f)(σ_cr/σ_e)]σ_f，其中，所述σ_e为轴压壁板筋条的欧拉应力，σ_f为所述轴压壁板筋条的壁板压损强度，σ_cr为所述轴压壁板筋条的开始屈曲载荷。

在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的开始屈曲载荷的前一步包括计算述轴压壁板筋条的壁板压损强度。

在上述方案中优选的是，所述计算轴压壁板筋条的欧拉应力σ_e＝Cπ²E/(L'/ρ)²，其中C为加筋壁板端部支持系数，L为肋间距，即相邻横向筋条的间距b，I和A分别为加筋壁板剖面的惯性矩和面积。