[发明专利]用于结构试验的杠杆加载系统碰撞检测方法

说明书

本发明涉及一种用于结构试验的杠杆加载系统碰撞检测方法，在给定各个杠杆的连接关系、尺寸和初始位置，且结构表面加载点位移与作动器固定点位移已知的前提下，计算出杠杆加载系统中各个杠杆端点的坐标，用于试验方案的演示和合理性分析，并预测试验过程中杠杆加载系统是否会发生碰撞。与现有技术相比，本发明具有预测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及结构静强度试验，尤其是涉及一种用于结构试验的杠杆加载系统碰撞检测方法。

背景技术

在飞机的全机或部件结构试验中，地面试验是验证设计方案、减小设计风险的重要方法。需要将结构所受的载荷(气动载荷、惯性载荷、集中载荷等)简化为数量有限的集中载荷，在相应位置布置加载点，连接加载系统来模拟真实受载情况，加载系统通常采用一组逐级连接的杠杆，可以实现一个作动器对多个点的加载。目前，国内的结构试验设计研究工作现状是某些厂所编制了一些辅助性的计算程序，如分布载荷演算、杠杆计算、配重计算等。

如果在试验中，飞机结构产生大的变形，则杠杆系统也会产生较大的位移，因此可能引发内部的碰撞、干涉，也可能与其他试验设施发生碰撞，为了预测这种加载系统的干涉，可以用计算机辅助设计软件建立杠杆加载系统的三维模型，然后根据杠杆的位移更改杠杆的坐标，从而识别出变形状态下杠杆系统的干涉情况。但是如何来实现成为当下需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种预测精度高的用于结构试验的杠杆加载系统碰撞检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于结构试验的杠杆加载系统碰撞检测方法，在给定各个杠杆的连接关系、尺寸和初始位置，且结构表面加载点位移与作动器固定点位移已知的前提下，计算出杠杆加载系统中各个杠杆端点的坐标，用于试验方案演示和合理性分析，并预测试验过程中杠杆加载系统是否会发生碰撞。

优选的，所述的计算出杠杆加载系统中各个杠杆端点的坐标具体为：

对杠杆加载系统中的每个杠杆建立非线性方程组，在初始状态下方程组满足平衡关系；在结构变形状态下，结构表面点和作动器固定点的坐标为已知变量，将其代入方程组，使用非线性方程组求解方法解得各个杠杆端点的坐标。

优选的，所述的非线性方程组建立具体如下：

对于第i个杠杆，其两端点为i₁(x_i1,y_i1,z_i1)和i₂(x_i2,y_i2,z_i2)，该杠杆与上级杠杆连接的端点为h₁(x_h1,y_h1,z_h1)，在初始状态下为已知量，在结构发生变形时为待求量；

杠杆中点距离两端点的长度分别为m和n，在试验方案确定的情况下为定值；杠杆上的加载点为i₃，其坐标为

向量为杠杆的端点i₁和低一级杠杆j上加载点的连线，长度L_j，为杠杆的端点i₂与低一级杠杆k加载点的连线，长度为L_k，L_j和L_k在加载过程中保持不变

引入向量i₁j₃及其单位向量的单位向量为

杠杆i上，端点到其加载点i₃的向量分别为和