CN111301710B - 一种约束点载荷确定方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于飞机结构地面强度试验约束点载荷确定方法领域，具体涉及一种约束点载荷确定方法，包括：建立约束点坐标矩阵；建立加载点载荷矩阵；建立约束点、加载点运动方程；将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程；求解平衡方程得到约束点载荷。

Description

一种约束点载荷确定方法

技术领域

本申请属于飞机结构地面强度试验约束点载荷确定方法领域，具体涉及一种约束点载荷确定方法。

背景技术

飞机结构静力试验用于研究、验证、鉴定飞机结构在静态载荷作用下的静强度特性，进行飞机结构静力试验时，为保证试验结果的有效性，需要对加载的准确性进行评估。

在进行飞机结构静力试验时，多是通过对飞机结构加载点施加载荷，以传感器测量得到约束点载荷，以测量得到的约束点载荷与计算得到的约束点的理论载荷进行比较，实现对加载准确性的评估。

飞机结构静力试验为一个非标准化过程，不同型号的坐标系、约束点位置存在差异，当前，在计算约束点的理论载荷时，多是针对各个型号的坐标系、约束点位置建立各自的计算模型，其所需的准备工作、检查工作量巨大，严重制约试验效率，此外，该种技术方案也没有考虑到约束点位置、加载点位置会随载荷变化的实际情况，致使计算结果不够准确。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种约束点确定方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种约束点载荷确定方法，包括：

建立约束点坐标矩阵；

建立加载点载荷矩阵；

建立约束点、加载点运动方程；

将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程；

求解平衡方程得到约束点载荷。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

根据约束方式建立约束点坐标矩阵。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

(n＝1，2，3……D)，其中：

A_n为第n级载荷约束点坐标矩阵；D为载荷加载级数；

i_1n、j_1n、k_1n，i_2n、j_2n、k_2n，i_3n、j_3n、k_3n，i_4n、j_4n、k_4n，i_5n、j_5n、k_5n，i_6n、j_6n、k_6n为第n级载荷各约束点的方向矢量；

x_1n、y_1n、z_1n，x_2n、y_2n、z_2n，x_3n、y_3n、z_3n，x_4n、y_4n、z_4n，x_5n、y_5n、z_5n，x_6n、y_6n、z_6n为第n级载荷各约束点的坐标。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

根据加载点加载方式建立加载点载荷矩阵。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

(n＝1，2，3……D)，其中：

B_n为第n级载荷加载点载荷矩阵；

m为加载点总数；

F_ln为第l个加载点的第n级载荷；

x_ln，y_ln，z_ln为第n级载荷第l个加载点坐标；

i_ln，j_ln，k_ln为第n级载荷第l个加载点载荷矢量方向。

根据本申请的至少一个实施例，所述加载点至少包括主动加载点、扣重点。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

根据约束点、加载点运动轨迹建立约束点、加载点运动方程。

根据本申请的至少一个实施例，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

W(x_n,y_n,z_n)＝f(n)；其中，

x_n,y_n,z_n为第n级载荷一约束点或主动加载点着力点坐标。

根据本申请的至少一个实施例，所述将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程，具体为：

A_nX_n＝B_n(n＝1，2，3……D)；

X_n＝[X_1n X_2n X_3n X_4n X_5n X_6n]′，其中：

X_1n、X_2n、X_3n、X_4n、X_5n、X_6n为第n级载荷各约束点载荷。

附图说明

图1是本申请实施例提供的约束点载荷确定方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。

一种约束点载荷确定方法，包括：

建立约束点坐标矩阵；

建立加载点载荷矩阵；

建立约束点、加载点运动方程；

将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程；

求解平衡方程得到约束点载荷。

对于上述实施例公开的约束点载荷确定方法，领域内技术人员可以理解的是，在将其应用于飞机结构地面强度试验约束点载荷计算时，其将约束点载荷计算与型号本身的约束方式、坐标系解耦，将约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵通用化，针对不同型号、载荷工况只需重新定义约束点、加载点运动方程即可，实现不同约束方式约束点求解过程的通用化，可极大降低准备工作、检查工作量，提高试验效率，此外，其将约束点、加载点的实时位置带入计算，可是求得的约束点载荷更为精确。

在一些可选的实施例中，所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

根据约束方式建立约束点坐标矩阵,该约束点坐标矩阵可依据载荷配平结果结合有限元计算结果得出。

在一些可选的实施例中，所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

(n＝1，2，3……D)，其中：

A_n为第n级载荷约束点坐标矩阵；D为载荷加载级数；

i_1n、j_1n、k_1n，i_2n、j_2n、k_2n，i_3n、j_3n、k_3n，i_4n、j_4n、k_4n，i_5n、j_5n、k_5n，i_6n、j_6n、k_6n为第n级载荷各约束点的方向矢量；

x_1n、y_1n、z_1n，x_2n、y_2n、z_2n，x_3n、y_3n、z_3n，x_4n、y_4n、z_4n，x_5n、y_5n、z_5n，x_6n、y_6n、z_6n为第n级载荷各约束点的坐标。

在一些可选的实施例中，所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

根据加载点加载方式建立加载点载荷矩阵，该加载点载荷矩阵可依据载荷配平结果结合有限元计算结果得出。

在一些可选的实施例中，所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

(n＝1，2，3……D)，其中：

B_n为第n级载荷加载点载荷矩阵；

m为加载点总数；

F_ln为第l个加载点的第n级载荷；

x_ln，y_ln，z_ln为第n级载荷第l个加载点坐标；

i_ln，j_ln，k_ln为第n级载荷第l个加载点载荷矢量方向。

在一些可选的实施例中，所述加载点至少包括主动加载点、扣重点。

在一些可选的实施例中，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

根据约束点、加载点运动轨迹建立约束点、加载点运动方程，该约束点、加载点运动方程可依据有限元计算结果得到。

在一些可选的实施例中，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

W(x_n,y_n,z_n)＝f(n)；其中，

x_n,y_n,z_n为第n级载荷一约束点或主动加载点着力点坐标。

在一些可选的实施例中，所述将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程，具体为：

A_nX_n＝B_n(n＝1，2，3……D)；

X_n＝[X_1n X_2n X_3n X_4n X_5n X_6n]′，其中：

X_1n、X_2n、X_3n、X_4n、X_5n、X_6n为第n级载荷各约束点载荷。

对于上述实施例公开的约束点载荷确定方法，领域内技术人员可以理解的是，可依据约束点、加载点运动方程W(x_n,y_n,z_n)＝f(n)得出第n级载荷一约束点和主动加载点合力点坐标与加载级数的函数关系，进一步可得出i_n，j_n，k_n与加载级数的函数关系的具体形式，将其带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵即可得到平衡方程，对该平衡方程求解即可得出各级载荷约束点载荷。

为使本领域技术人员能够更容易的理解的本申请的技术方案，本申请提供以下更为具体的实施例：

在典型全机2.5g机动平衡试验工况下，机翼变形大，机翼加载点合力点位移较大，结构变形方程可简化为二次曲线，X方向和Z方向位移可简化为随加载级数线性变化，约束点位移可以忽略，依据载荷配平、有限元计算结果可以有以下约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵：

根据约束点、加载点加载方式结合有限元计算结果，有如下运动方程：

y_ln＝ax_ln ²+bx_ln+c

其中，

a、b、c为变形方程常数项系数；

x_l1,y_l1,z_l1为第l个加载点合力点初始位置；

x_l0,y_l0,z_l0为第l个加载点着力点位置；

Δx_l,Δz_l为第l个加载点最大位移；

将上述运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵即可得到平衡方程，对该平衡方程求解即可得出各级载荷约束点载荷。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种约束点载荷确定方法，其特征在于，包括：

建立约束点坐标矩阵；

建立加载点载荷矩阵；

建立约束点、加载点运动方程；

将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程；

求解平衡方程得到约束点载荷；

所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

根据约束方式建立约束点坐标矩阵；

所述建立约束点坐标矩阵，具体为：

n＝1，2，3……D，其中：

A_n为第n级载荷约束点坐标矩阵；

D为载荷加载级数；

i_1n、j_1n、k_1n，i_2n、j_2n、k_2n，i_3n、j_3n、k_3n，i_4n、j_4n、k_4n，i_5n、j_5n、k_5n，i_6n、j_6n、k_6n为第n级载荷各约束点的方向矢量；

x_1n、y_1n、z_1n，x_2n、y_2n、z_2n，x_3n、y_3n、z_3n，x_4n、y_4n、z_4n，x_5n、y_5n、z_5n，x_6n、y_6n、z_6n为第n级载荷各约束点的坐标。

2.根据权利要求1所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，

所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

根据加载点加载方式建立加载点载荷矩阵。

3.根据权利要求2所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，所述建立加载点载荷矩阵，具体为：

n＝1，2，3……D，其中：

B_n为第n级载荷加载点载荷矩阵；

m为加载点总数；

F_ln为第l个加载点的第n级载荷；

x_ln，y_ln，z_ln为第n级载荷第l个加载点坐标；

i_ln，j_ln，k_ln为第n级载荷第l个加载点载荷矢量方向。

4.根据权利要求3所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，所述加载点至少包括主动加载点、扣重点。

5.根据权利要求4所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

根据约束点、加载点运动轨迹建立约束点、加载点运动方程。

6.根据权利要求5所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，所述建立约束点、加载点运动方程，具体为：

W(x_n,y_n,z_n)＝f(n)；其中，

W(x_n，y_n，z_n)为第n级载荷一约束点或主动加载点合力点坐标；

f(n)为第n级载荷一约束点或主动加载点合力点坐标计算函数。

7.根据权利要求6所述的约束点载荷确定方法，其特征在于，

所述将约束点、加载点运动方程带入约束点坐标矩阵、加载点载荷矩阵得到平衡方程，具体为：

A_nX_n＝B_n (n＝1，2，3……D)；

X_n＝[X_1n X_2n X_3n X_4n X_5n X_6n]′，其中：

X_1n、X_2n、X_3n、X_4n、X_5n、X_6n为第n级载荷各约束点载荷。

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