一種軸壓加筋壁板后屈曲承載設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于飛機結構設計領域，具體設及一種軸壓加筋壁板后屈曲承載設計方 法。
【背景技術】
[0002] 在飛機設計技術領域，結構屈曲是飛機結構設計中最重要的問題之一，作為主承 力構件的軸壓加筋壁板，其設計的好壞主要取決于屈曲設計。
[0003] 復合材料加筋壁板作為一種典型的結構，應用廣泛，然而在實際過程中，通常會受 到壓縮、剪切等載荷的作用，屈曲破壞是最常見的失效形式，而屈曲后的復合材料加筋壁板 具有較高的后屈曲承載能力，加筋壁板屈曲到破壞之間的后屈曲狀態，現有技術中，通常采 用半經驗半理論的分析方法，預測的破壞應力與試驗數據吻合的很好。但現有設計方法不 能確定何時開始屈曲，何時破壞結構重量效率最高。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述問題，本發明提出了一種軸壓加筋壁板后屈曲承載設計方法，主要 包括W下步驟：
[0005] S1、繪制加筋壁板受載圖，并根據受載情況設計筋條剖面形狀，獲取所述剖面參 數，所述剖面參數包括所述剖面的慣性矩和面積； 陽006] S2、根據加筋壁板內的筋條與腹板的連接形式及加筋壁板與周邊結構的連接形 式，確定加筋壁板的邊界支持條件，所述筋條包括相互垂直的若干個縱向筋條和橫向筋 條；
[0007] S3、給定所述相鄰縱向筋條的間距初始設置值曰，W及給定相鄰橫向筋條的間距初 始設置值b，同時給定蒙皮的厚度t，所述蒙皮厚度為所述加筋壁板的筋條腹板厚度；
[0008] S4、根據步驟Sl中的剖面參數及步驟S3中的曰、b值計算軸壓壁板筋條的開始屈 曲載荷；
[0009] S5、根據步驟Sl中的剖面參數、步驟S3中的曰、b值計算軸壓壁板筋條的破壞載 荷；
[0010] S6、計算軸壓壁板筋條的破壞載荷與軸壓壁板筋條的的開始屈曲載荷的比值n，并 重新設定a、bW及t值，重復步驟S3~S6,直至n滿足預設值。
[0011] 優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的破壞載荷的前一步還包括計算軸壓壁板筋 條的歐拉應力W及軸壓壁板筋條的壁板壓損強度，所述軸壓壁板筋條的破壞載荷O。。二 [1-(1-O"/。f) (O"/O]。f，其中，所述。e為軸壓壁板筋條的歐拉應力，。巧所述軸壓 壁板筋條的壁板壓損強度，Oa為所述軸壓壁板筋條的開始屈曲載荷。
[0012] 在上述方案中優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的開始屈曲載荷的前一步包括計 算述軸壓壁板筋條的壁板壓損強度。
[001引在上述方案中優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的歐拉應力0。=Cn2E/ 化'/p)2,其中C為加筋壁板端部支持系數，L為肋間距，即相鄰橫向筋條的間距b， 1_|二I和A分別為加筋壁板剖面的慣性矩和面積。
[0014]在上述方案中優選的是，所述軸壓壁板筋條的壁板壓損強度O f= O。.2P[(f5 t/ 巧（E/。。.2) 其中，0為根據切割數和凸緣數決定的壓損系數，f切割數與凸緣數之 和，5蒙皮厚度，F為加筋壁板剖面積，O。.2為材料的屈服極限，E為材料的彈性模量。
[0015] 在上述方案中優選的是，所述軸壓壁板筋條的局部失穩臨界應力Oa=Kn2ES^ [12 (1-y2)a2]，其中K為加筋蒙皮的邊界支持系數。
[0016] 在上述方案中優選的是，所述預設值n為1. 5。
[0017] 在上述方案中優選的是，所述a、bW及t的取值方法包括使a、b值不動，W特定步 長增X增加t的值，或者，使a、t值不動，W特定步長X增加b的值，或者，使b、t值不動，W 特定步長X增加a的值。
[0018] 在上述方案中優選的是，所述X的值為0. 2mm。
[0019] 本發明的優點是：
[0020] 滿足軸壓壁板承載要求，即極限載荷不破壞，限制載荷不失穩的要求；該方法不僅 適用金屬軸壓加筋壁板，對所有設及后屈曲分析的薄壁結構均適用，將上述方法中的n改 為所需的限制條件即可，隨著技術進步，預測破壞應力的拋物線公式及破壞載荷計算公式 可W改為更準確的公式；該方法可W設計出在承載要求下的結構重量效率最高的金屬軸壓 壁板；該設計方法結合準確預測破壞應力的半理論半經驗公式，使用簡單、方便。
【附圖說明】
[0021] 圖1為按照本發明軸壓加筋壁板后屈曲承載設計方法的一優選實施例的流程圖。
[0022] 圖2為圖1所示實施例的軸壓加筋壁板結構示意圖。
[0023] 其中，1為腹板，2為縱向筋條，3為橫向筋條。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中 的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明 一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用 于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下 面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
[00對在本發明的描述中，需要理解的是，術語"中屯、V縱向V橫向V前V后V左"、 "右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方 位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元 件必須具有特定的方位、W特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的 限制。
[00%]本發明中軸壓加筋壁板的結構如圖2所示，其中，1為腹板，2為縱向筋條，3為橫向 筋條。需要說明的是，圖2中，相鄰向筋條的間距為a,相鄰橫向筋條的間距為b，蒙皮的厚 度為t。
[0027] 本實施例中，軸壓加筋壁板后屈曲承載設計方法，主要包括W下步驟：
[0028] S1、繪制加筋壁板受載圖，并根據受載情況設計筋條剖面形狀，獲取所述剖面參 數，所述剖面參數包括所述剖面的慣性矩和面積； 陽029] S2、根據加筋壁板內的筋條與腹板的連接形式及加筋壁板與周邊結構的連接形 式，確定加筋壁板的邊界支持條件，所述筋條包括相互垂直的若干個縱向筋條和橫向筋 條；
[0030] S3、給定所述相鄰縱向筋條的間距初始設置值曰，W及給定相鄰橫向筋條的間距初 始設置值b，同時給定蒙皮的厚度t，所述蒙皮厚度為所述加筋壁板的筋條腹板厚度；
[0031] S4、根據步驟Sl中的剖面參數及步驟S3中的曰、b值計算軸壓壁板筋條的開始屈 曲載荷；
[0032] S5、根據步驟Sl中的剖面參數、步驟S3中的曰、b值計算軸壓壁板筋條的破壞載 荷；
[0033] S6、計算軸壓壁板筋條的破壞載荷與軸壓壁板筋條的的開始屈曲載荷的比值n，并 重新設定a、bW及t值，重復步驟S3~S6,直至n滿足預設值。
[0034] 優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的破壞載荷的前一步還包括計算軸壓壁板筋 條的歐拉應力W及軸壓壁板筋條的壁板壓損強度，所述軸壓壁板筋條的破壞載荷O。。二 [1-(1-O"/。f) (O"/O]。f，其中，所述。e為軸壓壁板筋條的歐拉應力，。巧所述軸壓 壁板筋條的壁板壓損強度，Oa為所述軸壓壁板筋條的開始屈曲載荷。
[0035] 在上述方案中優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的開始屈曲載荷的前一步包括計 算述軸壓壁板筋條的壁板壓損強度。
[0036] 在上述方案中優選的是，所述計算軸壓壁板筋條的歐拉應力：
[0037] OC=C2E/ (L' /P)2,其中C為加筋壁板端部支持系數，L為肋間距，即相鄰橫向 筋條的間距b，L'=L/^^，P二^/17器，I和A分別為加筋壁板剖面的慣性矩和面積。
[0038] 在上述方案中優選的是