[发明专利]一种水陆两栖飞机船底框强度计算和试验方法

说明书

本发明属于飞机结构强度计算技术，具体涉及一种水陆两栖飞机船底框强度计算和试验方法。本发明从全机有限元模型中提取单个船底框的模型和载荷，以此为基础进行模型细化和载荷简化，然后用细节有限元模型进行船底框的应力分析和稳定性强度计算，最后在承力墙上完成船底框的试验验证。本发明所提供的水陆两栖飞机船底框的强度计算和试验方法，流程清晰明了，可以用于指导水陆两栖飞机船底框的结构参数定义、强度计算和试验验证，能够有效缩短设计成本和周期，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于飞机结构强度计算技术，具体涉及一种水陆两栖飞机船底框的强度计算和试验方法。

背景技术

传统飞机的机身框主要用于维持机身截面形状、为壁板提供支持，加强框还会参与集中载荷的传递和扩散，强度计算和试验时主要考虑机身框在轴力、弯矩、剪力作用下的应力水平和稳定性。

水陆两栖飞机的机身下部为船体，使得水陆两栖飞机的机身框形状比传统飞机的机身框复杂，机身下部船底框还需要额外考虑船底水载荷的作用。然而对于水陆两栖飞机这种外形复杂、受载严重的船底框，国内外均没有给出可供参考的强度计算和试验方法，因此难以对其进行尺寸定义和优化。

发明内容

本发明的目的是：提供一种水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，用于指导船底框结构的尺寸定义和优化。

另外，本发明还提供一种水陆两栖飞机船底框的强度试验方法。

本发明的技术方案是：一种水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，从全机有限元模型中提取单个机身框的有限元模型和载荷，以此为基础进行模型细化和载荷简化得到细节有限元模型，然后用细节有限元模型进行船底框的强度计算。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，单个机身框的有限元模型为全机有限元模型的单个框段。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，船底框的模型细化时，其有限元网格数量为相应位置未细化时的有限元网格数量的至少20倍。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，载荷简化时，将全机模型自由体载荷中沿框外缘条方向的载荷分量进行简化，即将上部段框内的载荷简化成若干集中力。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，在细节有限元模型中，船底框施加水载荷，上部框施加简化后的集中力。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，利用有限元软件，对细节有限元模型进行线性、非线性和屈曲强度计算。

所述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，其船底框的腹板在极限载荷之前会发生压、弯、剪联合失稳，需要进行后屈曲强度计算。

一种对上述的水陆两栖飞机船底框的强度计算方法所得到的强度计算结果进行验证的试验方法，其对船底框进行静力试验，试验加载和约束方式与强度理论计算时一致，其中船底水载荷通过一排作动筒加载，简化后的上部集中力通过钢索和作动筒加载。

完成船底框的静力试验，获得船底框真实的应力分布和极限承载能力，与理论强度计算结果进行对比验证，根据试验结果修正强度计算方法中的有限元模型和载荷简化。

本发明的有益效果：本发明给出了水陆两栖飞机船底框的强度计算方法，流程清晰明了，可以用于指导水陆两栖飞机船底框的结构参数定义和强度计算，能够有效缩短设计周期，提高设计效率；同时，本发明给出的船底框试验方法只包含一个机身框，试验件尺寸较小、加载和约束方式简单，能够有效减小试验成本和周期。

附图说明

图1为实施例中的水陆两栖飞机船底框的结构示意图；

图2为实施例中强度计算时的有限元模型示意图；

图3为实施例中的试验方案示意图；