CN107817081B - 一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，属于座舱盖静力试验技术领域。包括步骤一、提取座舱盖机身口框部分结构；对座舱盖静力试验无关的结构进行简化处理，重新设计支架结构，增加试验台底板并更换试验台结构的材料；步骤二、根据座舱盖试验台初始结构建立有限元分析模型并对其进行强度计算和刚度计算；步骤三、通过调整座舱盖试验台支架位置、支架结构尺寸、支架材料，优化试验台结构，然后再进行强度和刚度计算；通过多轮设计和计算过程，保证座舱盖试验台上锁钩的受力情况与机身上锁钩的受力情况基本一致，锁勾载荷误差小于5％；步骤四、试验台和机身支持条件下加载座舱盖有限元模型，观察两种状态下座舱盖的受力和变形情况。
Description
技术领域
本发明属于座舱盖静力试验技术领域，具体涉及一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法。
背景技术
座舱盖对飞机的使用安全至关重要，对飞行员的生命保障具有重要作用。飞机座舱盖新材料、新结构、新工艺的使用存在一定的技术风险，必须通过地面领先验证试验来保证座舱盖的使用安全性。随着飞机设计水平的提高，对设计精度要求也越来越高，因此对试验精度要求更加苛刻，这对于座舱盖静力试验是一项严峻的挑战。座舱盖静力试验需要设计专用试验台来模拟座舱盖试验的支持条件，以前座舱盖静力试验台为满足强度要求都设计得比较强、比较刚硬，试验台对座舱盖试验件的支持刚度与飞机机身真实结构对座舱盖的支持刚度存在一定的差异，导致座舱盖的载荷分布与机身支持不一致，对试验结果有一定的影响。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，分别在试验台和机身支持条件下加载座舱盖有限元模型，观察两种状态下座舱盖的受力和变形情况；根据数据对比，座舱盖在机身和试验台上的应力和位移分布应基本一致；解决了座舱盖静力试验中边界模拟不真实、试验精度差的问题，不但有效提高了试验精度，也大大节约了试验成本。
本发明的技术方案：一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，包括以下步骤：
步骤一、构建的试验台必须保证座舱盖能够安装在试验台面上，试验台的结构形式及材料不同于机身真实结构；
a)提取座舱盖机身口框部分结构；
b)对座舱盖静力试验无关的结构进行简化处理，重新设计试验台的支架结构，并增加试验台底板；
c)更换试验台结构的材料；
步骤二、根据座舱盖试验台初始结构建立有限元分析模型并对其进行强度计算和刚度计算；
步骤三、优化座舱盖试验台结构，保证锁勾受力分布一致；
d)根据试验台初始结构强度分析结果，提取座舱盖试验台上锁钩的受力情况，并与机身上锁勾的受力情况进行比对分析；
e)通过调整座舱盖试验台支架位置、支架结构尺寸、支架材料，优化试验台结构，然后再进行强度和刚度计算；
通过多轮设计和计算过程，保证座舱盖试验台上锁钩的受力情况与机身上锁钩的受力情况基本一致，锁勾载荷误差小于5％；
步骤四、利用构建的试验台对座舱盖进行受力分析；
试验台和机身支持条件下加载座舱盖有限元模型，观察两种状态下座舱盖的受力和变形情况；
根据数据对比，保证座舱盖在机身和试验台上的应力和位移分布应基本一致。
优选的，所述步骤一中，提取座舱盖机身口框部分结构为距离口框台面下方300mm的部分结构。
优选的，所述步骤二中，所述步骤二中，试验台安全系数不低于1.5，试验台最大位移小于5mm。
优选地，所述试验台安全系数范围为1.5至2.0，所述试验台的位移范围为3mm至5mm。
本发明技术方案的有益技术效果：本发明座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法解决了座舱盖静力试验中边界模拟不真实、试验精度差的问题，不但有效提高了试验精度，也大大节约了试验成本，在飞机座舱盖静力试验研究和验证方面具有重要应用价值。
附图说明
图1为本发明座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法的一优选实施例的流程示意图；
图2为图1所示实施例的初始试验台的结构示意图；
图3为图2所示实施例的锁勾受力比较分析图；
图4为图2所示实施例的优化后的锁勾受力比较分析图；
其中，1-口框，2-支架，3-底板，4-锁勾。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
飞机座舱盖安装在飞机机身座舱口框上，在飞机机身座舱口框上对称安装有七对锁勾，在座舱盖口框上相对位置安装有七对锁环，通过锁勾锁环配合使用完成机身对座舱盖的支持以及将座舱盖上的载荷传递到机身。
座舱盖安装在机身上，座舱盖将使用载荷通过七对锁勾传递到机身结构上，由于机身本身的支持刚度，座舱盖总载荷传递到机身口框七对锁勾上的载荷具有一定的分布形式。
座舱盖试验台刚度分布模拟设计思路如下：在满足强度要求的前提下，真实模拟机身结构对座舱盖的支持边界条件，使试验台上七对锁勾上的载荷分布与机身上七对锁勾的载荷分布保持一致。
现有技术中座舱盖试验台只对机身座舱口框部分进行了模拟，并没有模拟机身的整体结构。现提出一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法。
如图1所示:一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，包括以下步骤：
步骤一、根据座舱盖静力试验要求，为保证试验的气密性及强度要求，首先设计座舱盖试验台初始结构，试验台必须保证座舱盖能够安装在试验台面上，试验台的结构形式及材料不同于机身真实结构。
初始结构的建立过程如下：
a)提取座舱盖机身口框1的结构；
b)对座舱盖静力试验无关的结构进行简化处理，重新设计试验台的支架2的结构，并增加试验台底板3；
c)更换试验台结构的材料，完成了座舱试验台初始结构设计，如图2所示。
本实施例中，提取的座舱盖机身口框部分结构为自口框台面往下300mm部分结构。
步骤二、根据座舱盖试验台初始结构，建立有限元模型(如图2所示)。按此有限元模模型进行强度计算和刚度计算，通过强度分析，试验台应具有足够的设计强度和一定的刚度。
本实施例中，试验台安全系数不低于1.5，试验台最大位移小于5mm。
可以理解的是：试验台的安全系数范围为1.5至2.0为一优选的技术方案。
步骤三、优化座舱盖试验台结构，保证锁勾4受力分布一致；
d)根据试验台初始结构强度分析结果，提取座舱盖试验台上锁钩的受力情况，并与机身上锁勾的受力情况进行比对分析；
e)通过调整座舱盖试验台支架位置、支架结构尺寸、支架材料，优化试验台结构，然后再进行强度和刚度计算；
通过多轮设计和计算过程，保证座舱盖试验台上锁钩的受力情况与机身上锁钩的受力情况基本一致，锁勾载荷误差小于5％。
本实施例中，根据试验台初始结构强度分析结果，提取座舱盖试验台上七对锁钩的受力情况，与机身上七对锁勾的受力情况进行比对分析。
如图3所示，结果表明两者七对锁勾受力分布差异较大，不仅受力大小不同，而且最大受力位置也不同。
对试验台进行优化设计：主要通过调整试验台结构参数来实现，具体来说就是通过调整座舱盖试验台支架位置、支架结构尺寸、支架材料等措施来优化试验台结构，然后再进行强度和刚度计算。
通过多轮设计和计算过程，选取最优一种工况，保证座舱盖试验台上七对锁钩的受力情况与机身上七对锁钩的受力情况基本一致，锁勾载荷误差小于5％，优化后的锁勾受力比较结果见图4。
步骤四、试验台对座舱盖受力影响分析；
试验台对座舱盖的支持与真实机身结构对座舱盖的支持情况需进一步比对分析。分别在试验台和机身支持条件下加载座舱盖有限元模型，观察两种状态下座舱盖的受力和变形情况。根据数据对比，座舱盖在机身和试验台上的应力和位移分布应基本一致，至此完成了座舱盖试验台刚度分布模拟设计。
在座舱盖静力试验中,专用试验台的设计对试验边界条件的模拟非常重要,是关系到试验成败的关键环节。本发明飞机座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法解决了座舱盖静力试验中边界模拟不真实、试验精度差的问题，不但有效提高了试验精度，也大大节约了试验成本，在飞机座舱盖静力试验研究和验证方面具有重要应用价值。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、构建的试验台必须保证座舱盖能够安装在试验台面上，试验台的结构形式及材料不同于机身真实结构；
a)提取座舱盖机身口框部分结构；
b)对座舱盖静力试验无关的结构进行简化处理，重新设计试验台的支架结构，并增加试验台底板；
c)更换试验台结构的材料；
步骤二、根据座舱盖试验台初始结构建立有限元分析模型并对其进行强度计算和刚度计算；
步骤三、优化座舱盖试验台结构，保证锁勾受力分布一致；
d)根据试验台初始结构强度分析结果，提取座舱盖试验台上锁钩的受力情况，并与机身上锁勾的受力情况进行比对分析；
e)通过调整座舱盖试验台支架位置、支架结构尺寸、支架材料，优化试验台结构，然后再进行强度和刚度计算；
通过多轮设计和计算过程，保证座舱盖试验台上锁钩的受力情况与机身上锁钩的受力情况基本一致，锁勾载荷误差小于5％；
步骤四、利用构建的试验台对座舱盖进行受力分析；
试验台和机身支持条件下加载座舱盖有限元模型，观察两种状态下座舱盖的受力和变形情况；
根据数据对比，保证座舱盖在机身和试验台上的应力和位移分布应基本一致。
2.如权利要求1所述的座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，其特征在于：所述步骤一中，提取座舱盖机身口框部分结构为距离口框台面下方300mm的部分结构。
3.如权利要求1所述的座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，其特征在于：所述步骤二中，试验台安全系数不低于1.5，试验台最大位移小于5mm。
4.如权利要求3所述的座舱盖静力试验台刚度分布模拟方法，其特征在于：所述试验台安全系数范围为1.5至2.0，所述试验台的位移范围为3mm至5mm。
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