CN112763348B - 一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空结构力学领域，特别是涉及到一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法。该方法包括：从具有结构全部细节特征的梁结构上选取具有代表性的多个结构剖面作为多组梁试验件；对多组梁试验件开展拉伸试验，得到梁结构的应变数据；将应变数据进行曲线拟合，按梁结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变。

Description

一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法
技术领域
本发明属于航空结构力学领域，涉及一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法。
背景技术
在对新研复合材料机翼梁结构开展强度分析时，需要进行剪切应变的强度校核。如果剪切设计许用应变比较低，将直接影响机翼梁结构的设计重量，降低整个飞机的经济性。之前的做法是采用76毫米×56毫米的带V型缺口平板开展剪切试验，获得剪切设计许用应变。这种方法有如下缺点：第一，试验件设计时，仅考虑了机翼梁结构的蒙皮铺层比例和铺层顺序，不含其它结构特征；第二，该方法获得试验数据分散大，且获得的剪切设计许用应变低，影响机翼梁结构的设计重量，降低飞机的经济性。
发明内容
本发明的目的是：提出一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，以提高剪切设计许用应变，降低结构设计重量，提升飞机的经济性。
本发明的技术方案是：
一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，包括：
从具有结构全部细节特征的梁结构上选取具有代表性的多个结构剖面作为多组梁试验件；
对多组梁试验件开展拉伸试验，得到梁结构的应变数据；
将应变数据进行曲线拟合，按梁结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变。
具有结构全部细节特征的梁结构是一段工字型或槽型的梁结构。
将应变数据进行曲线拟合，包括：
将刚度做为横坐标，试验件破坏平均剪切应变做为纵坐标，进行曲线拟合。
结构全部细节特征包括梁腹板铺层比例、铺层顺序和高度，梁缘条铺层比例、铺层顺序和宽度。
结构剖面是梁结构上最厚位置的剖面。
梁试验件在设计时，采用对称结构，避免偏心。
试验实施时，背靠背的应变片测试数据误差小于百分之10。
一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现上述方法。
本发明的优点是：本发明通过多组具有结构全部细节特征的大尺寸试验，将获得的应变数据进行曲线拟合，按梁结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变，提高了新研飞机机翼梁结构剪切设计许用应变，减轻了机翼的结构重量。
附图说明
图1是试验件及剖面示意图；
图2是刚度-应变曲线，E的单位为：MPa，A的单位为：毫米2，应变的单位为με。
具体实施方式
一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，第一，在试验件设计时，考虑所有机翼梁结构的参数信息(即结构全部细节特征)，包括梁腹板铺层比例、铺层顺序和高度，梁缘条铺层比例、铺层顺序和宽度等，选取多组结构参数(即选取剖面)，采用一段梁试验件开展剪切试验；第二，根据试验件剖面参数，计算剖面刚度；最后，将刚度做为横坐标，试验件破坏平均剪切应变做为纵坐标，拟合曲线，按结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变。
一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，通过多组具有结构全部细节特征的大尺寸试验，将获得的应变数据进行曲线拟合，按梁结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变，提高了新研飞机的机翼梁结构剪切设计许用应变，减轻了机翼的结构重量。具体见以下步骤：
(1)根据机翼详细初步设计方案，在试验件设计时，考虑所有机翼梁结构(图1)的参数信息，包括梁腹板铺层比例、铺层顺序和高度，梁缘条铺层比例、铺层顺序和宽度等，选取多组结构参数，能够覆盖所有机翼受剪切的结构，采用一段梁试验件开展剪切试验；
(2)根据试验件剖面参数计算其剖面刚度；
(3)将刚度做为横坐标，试验件破坏平均剪切应变做为纵坐标，拟合刚度-应变曲线如图2所示，得到拟合公式；
(4)按梁结构最小剖面刚度；
(5)将梁结构最小剖面刚度代入拟合公式中，给出剪切设计许用应变。
实施例
以确定某飞机机翼梁结构剪切设计许用应变为例,对本发明做进一步详细说明。
(1)根据机翼详细初步设计方案，选取两组参数开展梁剪切试验如表1所示；
表1
Figure BDA0002869832250000021
(2)根据试验件剖面参数计算其剖面刚度如表2所示；
表2
Figure BDA0002869832250000031
(3)将刚度做为横坐标，试验件破坏平均剪切应变做为纵坐标，拟合刚度-应变曲线如2所示，得到公式如下；
Y＝2034.9ln(x)-29047
(4)计算结构最小剖面刚度如表3所示；
表3
Figure BDA0002869832250000032
(5)将结构最小剖面刚度代入上式中，给出剪切设计许用应变。
Y＝2034.9ln(22608930)-29047＝5500。
与现有方法相比较，本发明通过多组具有结构全部细节特征的大尺寸试验，将获得的应变数据进行曲线拟合，按梁结构最小剖面刚度，给出剪切设计许用应变，提高了新研飞机机翼梁结构剪切设计许用应变，减轻了机翼的结构重量。

Claims (5)

1.一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，其特征在于，包括：
从具有结构全部细节特征的梁结构上选取具有代表性的多个结构剖面作为多组梁试验件：结构全部细节特征包括梁腹板铺层比例、铺层顺序和高度，梁缘条铺层比例、铺层顺序和宽度；
对多组梁试验件开展剪切试验，得到梁结构的应变数据；
将刚度做为横坐标，试验件破坏平均剪切应变做为纵坐标，拟合刚度-应变曲线，得到拟合公式；按结构最小剖面刚度代入拟合公式中，给出剪切设计许用应变。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，其特征在于，具有结构全部细节特征的梁结构是一段工字型或槽型的梁结构。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，其特征在于，梁试验件在设计时，采用对称结构，避免偏心。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法，其特征在于，试验实施时，背靠背的应变片测试数据误差小于百分之10。
5.一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的方法。
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