高準確度獲取回字形空心結構截面剛度數據的方法技術

本發明專利技術屬于結構力學領域，涉及一種高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數據的方法。本發明專利技術利用彈性力學中的“薄膜比擬”方法，將“回”字形空心結構的截面剛度數據的獲取過程轉化為“回”字形空心結構的薄膜體積數據的求解過程，再利用彈性力學的基本假設及與結構對應的邊值條件，將這些薄膜體積數據轉化成與所求結構對應的剛度數據。本發明專利技術利用對“回”字形空心結構的薄膜體積的求解，可以以較高的準確度獲取該結構的截面剛度數據。這一方法的出現，給“回”字形空心結構的分析、優化、再利用提供了可靠的理論依據，給飛機部件的減重設計帶來了福音。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于結構力學領域，涉及一種高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數 據的方法。
技術介紹
一直以來，雖然“回，，字形空心結構在飛機上得到廣泛應用，但是該結構的截面剛 度數據的準確獲取一直是業界的一大難題。這嚴重影響了人們對飛機結構強度計算分析的 準確性，對各種結構部件的減重設計不利。
技術實現思路
本專利技術的目的是給出一種能較為準確地獲取“回”字形空心結構的截面剛度數據 的方法。本專利技術的技術解決方案是(1)利用彈性力學中的“薄膜比擬”方法，將“回”字形空心結構的截面剛度數據的 獲取過程轉化為“回”字形空心結構的薄膜體積數據的求解過程，其中，橫向長度b對應于 “回”字形空心結構的薄膜體積的橫向外邊界長度，縱向高度H對應于“回”字形空心結構的 薄膜體積的縱向外邊界長度，橫向壁厚U對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中的縱向 內、外邊界之間的距離，縱向壁厚t2對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中橫向內、外邊 界之間的距離；(2)利用該結構的邊值條件，運用數學中的體積積分方法，求得“回”字形空心結構 的薄膜體積；(3)引入彈性力學中基本假設，將該“回”字形空心結構的薄膜體積數據轉化為 “回”字形空心結構的截面剛度數據，獲取“回”字形空心結構的橫向截面剛度數據II，“回” 字形空心結構的縱向截面剛度數據12和“回”字形空心結構的扭轉截面剛度數據J， 本專利技術具有的優點和有益效果，本專利技術利用“回”字形空心結構的薄膜體積來比擬 “回”字形空心結構的剛度數據，使得剛度數據求解過程形象直觀，且較容易實現。通過該技術，我們能以較高的準確度獲取“回”字形空心結構的截面剛度數據。該技術的出現，給 “回”字形空心結構的分析、優化和再利用提供了可靠的理論依據，為各種結構部件的減重 設計帶來了福音。附圖說明 圖1是本專利技術“回”字形空心結構的特征截面示意圖。具體實施例方式(1)由于彈性扭轉問題用應力函數寫出的微分方程，與受表面壓力作用的薄膜的 撓度方程在形式上完全一致，因此，求解扭轉問題時，可以用解張緊的薄膜的撓度問題來比 擬，這就是彈性力學中的“薄膜比擬”方法。利用該方法，可以將“回”字形空心結構的截面 剛度數據的獲取過程轉化為“回”字形空心結構的薄膜體積數據的求解過程，其中，橫向長 度b對應“回，，字形空心結構的薄膜體積的橫向外邊界長度，縱向高度H對應于“回，，字形 空心結構的薄膜體積的縱向外邊界長度，橫向壁厚tl對應于“回”字形空心結構的薄膜體 積中的縱向內、外邊界之間的距離，縱向壁厚t2對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中橫 向內、外邊界之間的距離；(2)利用該結構的邊值條件，運用數學中的求解微分方程的方法，求得“回”字形空 心結構的薄膜體積函數，再通過體積積分方法，求得“回”字形空心結構的薄膜體積；(3)引入彈性力學中基本假設，將該“回”字形空心結構的薄膜體積數據轉化為 “回”字形空心結構的截面剛度數據，獲取“回”字形空心結構的橫向截面剛度數據II，“回” 字形空心結構的縱向截面剛度數據12和“回”字形空心結構的扭轉截面剛度數據J。 0020]實施例以某一普通飛機部件的“回”字結構為例，(1)判斷該結構的應用范圍是否在彈性范圍內；如果滿足彈性條件要求，即可進 行下一步驟；(2)測量得到該結構的特征截面數據；即橫向長度b，縱向高度H，橫向壁厚tl， 縱向壁厚t2 ；(3)將這些特征截面數據，帶入由高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數據的方法推導得到的，“回”字形空心結構截面剛度數據計算公式1 3，求得“回”字形空心 結構的橫向截面剛度數據II，縱向截面剛度數據12和扭轉截面剛度數據J。 測量得到該結構的截面特征尺寸數據為b = 12. 0mm, H = 10. 0mm, tl = 3. 0mm,t2 = 2. 0mm，將這些數據帶入高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數據的計算公式3， 即可得到該結構的截面扭轉剛度數據J = 955. 855mm3。試驗驗證試驗件材料為7075T6，其E值為72 X 105N/mm2，G值為27 X 105N/mm2，軸 向長度為 200mm，截面尺寸b = 12. 0mm, H = 10. 0mm, tl = 3. 0mm, t2 = 2. 0mm，試驗結果 彎矩M = 4. 5X IO7N · mm，扭角θ = ο. 01745弧度，由J = M/(G · θ )，得到該試驗件得扭 轉剛度數據J = 955. 11mm3。該值與理論計算結果非常接近，相對差僅為0. 08%，說明運用 該方法獲取的截面剛度數據，準確性很高。權利要求一種高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數據的方法，其特征是(1)利用彈性力學中的“薄膜比擬”方法，將“回”字形空心結構的截面剛度數據的獲取過程轉化為“回”字形空心結構的薄膜體積數據的求解過程，其中，橫向長度b對應于“回”字形空心結構的薄膜體積的橫向外邊界長度，縱向高度H對應于“回”字形空心結構的薄膜體積的縱向外邊界長度，橫向壁厚t1對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中的縱向內、外邊界之間的距離，縱向壁厚t2對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中橫向內、外邊界之間的距離；(2)利用該結構的邊值條件，運用數學中的體積積分方法，求得“回”字形空心結構的薄膜體積；(3)引入彈性力學中的基本假設，將該“回”字形空心結構的薄膜體積數據轉化為“回”字形空心結構的截面剛度數據，獲取“回”字形空心結構的橫向截面剛度數據I1，“回”字形空心結構的縱向截面剛度數據I2和“回”字形空心結構的扭轉截面剛度數據J， <mrow><msub> <mi>I</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>b</mi><msup> <mi>H</mi> <mn>3</mn></msup> </mrow> <mn>12</mn></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>b</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <msub><mi>t</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><msup> <mrow><mo>(</mo><mi>H</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><msub> <mi>t本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高準確度獲取“回”字形空心結構截面剛度數據的方法，其特征是：（１）利用彈性力學中的“薄膜比擬”方法，將“回”字形空心結構的截面剛度數據的獲取過程轉化為“回”字形空心結構的薄膜體積數據的求解過程，其中，橫向長度ｂ對應于“回”字形空心結構的薄膜體積的橫向外邊界長度，縱向高度Ｈ對應于“回”字形空心結構的薄膜體積的縱向外邊界長度，橫向壁厚ｔ１對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中的縱向內、外邊界之間的距離，縱向壁厚ｔ２對應于“回”字形空心結構的薄膜體積中橫向內、外邊界之間的距離；（２）利用該結構的邊值條件，運用數學中的體積積分方法，求得“回”字形空心結構的薄膜體積；（３）引入彈性力學中的基本假設，將該“回”字形空心結構的薄膜體積數據轉化為“回”字形空心結構的截面剛度數據，獲取“回”字形空心結構的橫向截面剛度數據Ｉ１，“回”字形空心結構的縱向截面剛度數據Ｉ２和“回”字形空心結構的扭轉截面剛度數據Ｊ，Ｉ↓［１］＝ｂＨ↑［３］／１２－（ｂ－２ｔ↓［１］）（Ｈ－２ｔ↓［２］）↑［３］／１２（１）Ｉ↓［２］＝Ｈｂ↑［３］／１２－（Ｈ－２ｔ↓［２］）（ｂ－２ｔ↓［１］）↑［３］／１２（２）Ｊ＝ｂＨ↑［３］／３＋（ｂ－２ｔ↓［１］）（Ｈ－２ｔ↓［２］）↑［３］６－（ｂ－２ｔ↓［１］）（Ｈ－２ｔ↓［２］）Ｈ↑［２］／２－Ｈ↑［４］／π↑［５］＊ｔｈ（ｍπｂ／２Ｈ）－ｓｈ（ｍπ（ｂ－２ｔ↓［１］）／２Ｈ）／ｃｈ（ｍπｂ／２Ｈ）ｃｏｓ（ｍπｔ↓［２］／Ｈ）／ｍ↑［５］（３）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡志勇，曾憲昂，陳海，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所，
類型：發明
國別省市：87[中國|西安]