本發(fā)明屬于飛機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行均勻載荷作用下軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核時，傳統(tǒng)方法是利用《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》第9冊第24章四邊鉸支軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力公式進(jìn)行：

其中，σcr代表軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力；e代表材料彈性模量；μ代表材料泊松比；δ代表板厚；d代表筋條間板的寬度；kc代表壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)。

該傳統(tǒng)方法具體校核過程如下：

(1)確定軸壓縱向加筋板材料彈性模量e、泊松比μ、板厚δ、筋條之間板的寬度d，加筋板非加載邊寬度a，筋條剖面面積a，板彎剛度d，筋條剖面對自身形心軸彎曲慣性矩i，筋條剖面形心到板中面之距

(2)確定軸壓縱向加筋平板縱向屈曲半波長λ，傳統(tǒng)方法中軸壓縱向加筋平板縱向屈曲半波長λ等于加筋板非加載邊寬度a；

(3)根據(jù)《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》第9冊方程(24-2)，計(jì)算有效彎曲剛度比

(4)根據(jù)步驟(1)中參數(shù)、步驟(2)中縱向屈曲半波長λ，并用步驟(3)中有效彎曲剛度比代替附圖3～附圖6中查出壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)kc；

(5)根據(jù)四邊鉸支軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力公式，帶入步驟(1)中參數(shù)及步驟(4)中臨界應(yīng)力系數(shù)kc，求得軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力；

(6)根據(jù)軸壓縱向加筋平板實(shí)際軸向應(yīng)力及步驟(5)中求得的總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力，校核軸壓縱向加筋平板的總體穩(wěn)定性。

然而，實(shí)際結(jié)構(gòu)的邊界條件既不是鉸支，也不是固支，而是介于鉸支與固支之間的彈性支持，因此傳統(tǒng)方法中將軸壓縱向加筋平板縱向屈曲半波長λ取為a是偏大的，得到的臨界應(yīng)力系數(shù)kc偏低，校核結(jié)果偏保守。對于新研飛機(jī)，偏于保守的強(qiáng)度設(shè)計(jì)往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)利用效率下降和結(jié)構(gòu)超重；對于已服役飛機(jī)，往往則可能因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致軸壓縱向加筋平板穩(wěn)定性不足，進(jìn)而不得不縮短檢修周期，提高飛機(jī)維修成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明給出了一種軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法，解決飛機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核傳統(tǒng)方法偏保守的問題，使校核結(jié)果更加精確。

本發(fā)明提供了一種軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法，主要包括：

s1、確定所述軸壓縱向加筋平板的材料彈性模量e、泊松比μ、板厚δ、相鄰筋條間距d、所述軸壓縱向加筋平板非加載邊寬度a、筋條剖面面積a，板彎剛度d，筋條剖面對自身形心軸彎曲慣性矩i，筋條剖面形心到所述軸壓縱向加筋平板中面的距離

s2、獲取所述軸壓縱向加筋平板兩個端部的支持系數(shù)c1與c2；

s3、根據(jù)所述端部的支持系數(shù)c1與c2計(jì)算所述軸壓縱向加筋平板的縱向屈曲半波長λ及等效端部支持系數(shù)c′；

s4、計(jì)算所述軸壓縱向加筋平板的有效彎曲剛度比：

其中ztor＝f(λ/d，n，q)，n為筋條根數(shù)，q為橫向屈曲波數(shù)；

s5、根據(jù)所述有效彎曲剛度比剛度比獲取壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)kc；

s6、計(jì)算軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力σcr；

s7、根據(jù)軸壓縱向加筋平板實(shí)際軸向應(yīng)力及步驟s6中求得的總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力，校核軸壓縱向加筋平板的總體穩(wěn)定性。

優(yōu)選的是，所述步驟s3中，縱向屈曲半波長λ及等效端部支持系數(shù)c′由以下公式計(jì)算：

上述方案中優(yōu)選的是，在步驟s5中，根據(jù)所述有效彎曲剛度比剛度比獲取壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)kc時，用替代之后，通過查圖表獲得，所述圖表為與kc之間的關(guān)系示意圖。

優(yōu)選的是，所述kc還與a/(dδ)關(guān)聯(lián)，當(dāng)a/(dδ)取不同值時，具有依次對應(yīng)的與kc之間的關(guān)系示意圖。

優(yōu)選的是，所述a/(dδ)取值近似成0、0.2以及0.4中的任一個。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

解決了復(fù)雜邊界條件下軸壓縱向加筋平板傳統(tǒng)穩(wěn)定性校核方法偏保守的問題，使校核結(jié)構(gòu)更加精確，有利于提高飛機(jī)研制中結(jié)構(gòu)利用效率，并為服役飛機(jī)檢修周期內(nèi)帶損傷飛行的安全性提供理論支持，減少因穩(wěn)定性不足縮短檢修周期的情況，間接降低飛機(jī)維修成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法的一優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法的一優(yōu)選實(shí)施例的軸壓縱向加筋平板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所示實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖4為圖2所示實(shí)施例的復(fù)雜邊界條件下軸壓縱向加筋平板失穩(wěn)波形及各參數(shù)示意圖。

圖5為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖6為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.2時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖7為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.4時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖8為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖9為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.2時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖10為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.4時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

圖11為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的1/ztor與λ/d之間的關(guān)系示意圖。

其中，1為軸壓縱向加筋平板非加載邊寬度a，2為板厚δ，3為相鄰筋條間距d，4為縱向屈曲半波長λ，5為0.5λ，6為波峰，7為左端點(diǎn)，8為右端點(diǎn)，9為左端點(diǎn)距波峰的距離，10為右端點(diǎn)距波峰的距離。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)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(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)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、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

本發(fā)明提供了一種軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法，如圖1所示，主要包括以下步驟：

s1、確定所述軸壓縱向加筋平板的材料彈性模量e、泊松比μ、板厚δ、相鄰筋條間距d、所述軸壓縱向加筋平板非加載邊寬度a、筋條剖面面積a，板彎剛度d，筋條剖面對自身形心軸彎曲慣性矩i，筋條剖面形心到所述軸壓縱向加筋平板中面的距離

s2、獲取所述軸壓縱向加筋平板兩個端部的支持系數(shù)c1與c2；

s3、根據(jù)所述端部的支持系數(shù)c1與c2計(jì)算所述軸壓縱向加筋平板的縱向屈曲半波長λ及等效端部支持系數(shù)c′；

s4、計(jì)算所述軸壓縱向加筋平板的有效彎曲剛度比：

其中ztor＝f(λ/d，n，q)，n為筋條根數(shù)，q為橫向屈曲波數(shù)；

s5、根據(jù)所述有效彎曲剛度比剛度比獲取壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)kc；

s6、計(jì)算軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力σcr；

s7、根據(jù)軸壓縱向加筋平板實(shí)際軸向應(yīng)力及步驟s6中求得的總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力，校核軸壓縱向加筋平板的總體穩(wěn)定性。

下面以具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2及圖3給出了軸壓縱向加筋平板結(jié)構(gòu)示意圖及參數(shù)，其中，1為軸壓縱向加筋平板非加載邊寬度a，2為板厚δ，3為相鄰筋條間距d。

假定失穩(wěn)波形為如附圖4所示，計(jì)算加筋板縱向屈曲半波長λ及等效端部支持系數(shù)c′，其中，4為縱向屈曲半波長λ，5代表正弦屈曲四分之一波長0.5λ，6為波峰，7為左端點(diǎn)，其端部支持系數(shù)為c1，8為右端點(diǎn)，其端部支持系數(shù)為c2，9為左端點(diǎn)距波峰的距離a1，10為右端點(diǎn)距波峰的距離a2。

計(jì)算方程如下：

a1+a2＝a

解得：

根據(jù)《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》第9冊方程(24-2)，計(jì)算有效彎曲剛度比：

其中，ztor是關(guān)于λ/d、n、q之間的函數(shù)，可以用公式ztor＝f(λ/d，n，q)表示，其中，n為筋條根數(shù)，q為橫向屈曲波數(shù)，圖11給出了1/ztor與λ/d之間的關(guān)系示意圖，通過該圖，可以根據(jù)λ/d查找出對應(yīng)的ztor的值，其中，λ/d＝a/(md)，(m＝1，2，3；m為縱向屈曲半波數(shù))，其必須與圖5-圖10中的值相對應(yīng)，橫向屈曲波數(shù)q的選取如下：對于一根加筋條，q＝1；對于兩根加筋條，對稱屈曲，q＝1；反對稱屈曲q＝2，選與最小臨界值對應(yīng)者。

根據(jù)所述有效彎曲剛度比剛度比獲取壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)kc時，用替代之后，通過查圖表獲得，所述圖表為與kc之間的關(guān)系示意圖，如圖5～圖10所示。

需要說明的是，查找kc時，還需要依據(jù)縱向加筋條以及a/(dδ)的值來進(jìn)行確定，圖5～圖7表示的為具有一根縱向加筋條的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線；圖8～圖10表示的為具有多根縱向加筋條的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。

需要說明的是，這里的多根縱向加筋條表示的為大于3根?？梢岳斫獾氖牵緦?shí)施例僅給出了一根縱向加筋條的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線，實(shí)際上，還包括由兩根、三根縱向加筋條的情況，參考《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》第9冊方程第24章，為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。

本實(shí)施例中，a/(dδ)取值近似成0、0.2以及0.4中的任一個，根據(jù)a/(dδ)的取值，分別選用不同的附圖查找kc的值。圖5為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。圖6為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.2時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。圖7為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有一根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.4時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。圖8為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。圖9為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.2時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線。圖10為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的的具有多根縱向加筋條且a/(dδ)取值為0.4時的鉸支平板壓縮臨界應(yīng)力系數(shù)曲線，本實(shí)施例中參考圖2-圖3可以看出有5根加筋條，所以，其適用的圖示為圖8～圖10。

最后，根據(jù)四邊鉸支軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力公式，根據(jù)公式求得軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力σcr，公式詳見背景技術(shù)。

計(jì)算出軸壓縱向加筋平板總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力σcr之后，即可與實(shí)際軸向應(yīng)力對比，從而校核軸壓縱向加筋平板的總體穩(wěn)定性。

本發(fā)明軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核方法，考慮了邊界條件對軸壓縱向加筋平板失穩(wěn)波形的影響，通過合理假設(shè)復(fù)雜邊界下軸壓縱向加筋平板失穩(wěn)波形，計(jì)算出軸壓縱向加筋平板縱向屈曲半波長λ與等效端部支持系數(shù)c′，將復(fù)雜邊界條件等效簡化為鉸支邊界條件，從而修正臨界應(yīng)力系數(shù)kc，得到更加精確的總體失穩(wěn)臨界應(yīng)力，由此解決了復(fù)雜邊界條件下軸壓縱向加筋平板總體穩(wěn)定性校核傳統(tǒng)方法偏保守的問題。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。