CN113049360A - 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法 - Google Patents

一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113049360A
CN113049360A CN201911379721.7A CN201911379721A CN113049360A CN 113049360 A CN113049360 A CN 113049360A CN 201911379721 A CN201911379721 A CN 201911379721A CN 113049360 A CN113049360 A CN 113049360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
test piece
stiffened
section
wall plate
rigidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911379721.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113049360B (zh
Inventor
张磊
张丽
柴慧
周银华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC filed Critical Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority to CN201911379721.7A priority Critical patent/CN113049360B/zh
Publication of CN113049360A publication Critical patent/CN113049360A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113049360B publication Critical patent/CN113049360B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本申请的飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法，是针对变截面的加筋壁板，首先根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数以及截面变化，制作二个以上的加筋壁板试验件，对试验件分别进行压缩试验，获取每个试验件的破坏平均压缩应变值；计算每个试验件的截面刚度。再将试验件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵坐标，建立坐标系，形成刚度‑应变曲线函数；最后根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，再刚度‑应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用应变值。

Description

一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法
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加筋壁板结构压缩 许用应变的确定方法。
背景技术
在对新研复合材料机翼加筋壁板结构开展强度分析时，需要进行压缩应变 的强度校核。如果压缩设计许用应变比较低，将直接影响机翼结构的设计重量， 降低整个飞机的经济性。之前的做法是采用100毫米×150毫米的平板开展冲击 后压缩试验，获得压缩设计许用应变。这种方法有如下缺点：第一，试验件设 计时，仅考虑了机翼加筋壁板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，且获得的压缩设计许用应变低，影 响机翼结构的设计重量，降低飞机的经济性。因此改进机翼加筋壁板结构压缩 设计许用应变的确定方法，提高压缩设计许用应变是降低结构设计重量，提升 飞机经济性的有效方法。
发明内容
本申请的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种复合材料机翼加 筋壁板结构压缩许用应变的确定方法及试验件结构。
1.一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法，所述的加筋壁 板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺 层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征在于包含以下 步骤：
1)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作二个以上的加筋壁板试验 件，每个试验件是等截面结构，不同试验件对应加筋壁板的不同截面；
2)对上述试验件进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应变 值；
3)根据步骤1)中每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度；
4)将试验件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵 坐标，建立坐标系；
5)将步骤2)中获得的每个试验件的破坏平均压缩应变值和步骤3)中计 算的每个试验件的截面刚度值代入步骤4)的坐标系中，形成刚度-应变曲线函 数；
6)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，依 据步骤5)中的刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用 应变值。
本申请还提供一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的试验件结构， 所述的加筋壁板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮 铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征 在于，根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作加筋壁板试验件，该试验 件的长度大于加筋壁板的肋间距，试验件的宽度大于二个长桁间距，试验件的 蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序及长桁间距与加筋壁板对 应，试验件是等截面结构，试验件的截面与加筋壁板的截面对应。
本申请的有益效果在于：本发明通过多组具有结构全部细节特征的大尺寸 试验件，将获得的应变数据进行曲线拟合，根据该刚度-应变曲线函数，按结构 最小剖面刚度，给出压缩设计许用应变，提高了新研飞机机翼加筋壁板结构压 缩设计许用应变，减轻了机翼的结构重量。
以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。
附图说明
图1是试验件结构示意图。
图2是试验件剖面结构示意图。
图3是刚度-应变曲线。
图中编号说明：1蒙皮、2长桁。图3的刚度-应变曲线中，横坐标上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
参见附图，本申请的飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法， 是针对变截面的加筋壁板，该加筋壁板含有蒙皮1和长桁2和肋，已知该加筋 壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、 长桁间距和肋间距。首先根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数以及截面变化， 制作二个以上的加筋壁板试验件，每个试验件是等截面结构，不同试验件对应 加筋壁板的不同截面；选取的试验件越多，将会获取更多的实验数据，拟合的 刚度-应变曲线约精准。
对上述试验件分别进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应 变值；再根据每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度。再将试验 件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵坐标，建立坐 标系，形成刚度-应变曲线函数；如图3所示。最后根据飞机复合材料加筋壁板 的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，再刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁 板截面刚度对应的压缩许用应变值。
下面以某飞机的机翼加筋壁板结构压缩设计许用应变为例,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，选取两种参数的加筋壁板试验件，试验件 如图1所示，参数见表1，截面形状如图2所示；
表1
Figure BDA0002341944180000031
2)对于上述试验件进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应变值，试验 结果见表2；
表2
破坏平均压缩应变值
参数一 4200微应变
参数二 4570微应变
3)根据步骤1)中每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度，结果如表3；
表3
Figure BDA0002341944180000041
4)将试验件的截面刚度值作为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值作为纵坐标，建立 坐标系，如图3所示；
5)将步骤2)中获得的每个试验件的破坏平均压缩应变值和步骤3)中计算的每个试验 件的截面刚度值代入步骤4)的坐标系中，形成刚度－应变曲线函数，如图3所示；函数如下：
Y＝822.8ln(x)-11585
6)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，见表4；依据 步骤5)中的刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用应变值。
表4
Figure BDA0002341944180000042
Y＝822.8ln(149032686.8)-11585＝3900。

Claims (4)

1.一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法，所述的加筋壁板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征在于包含以下步骤：
1)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作二个以上的加筋壁板试验件，每个试验件是等截面结构，不同试验件对应加筋壁板的不同截面；
2)对上述试验件进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应变值；
3)根据步骤1)中每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度；
4)将试验件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵坐标，建立坐标系；
5)将步骤2)中获得的每个试验件的破坏平均压缩应变值和步骤3)中计算的每个试验件的截面刚度值代入步骤4)的坐标系中，形成刚度-应变曲线函数；
6)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，依据步骤5)中的刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用应变值。
2.权利要求1所述的飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法，其特征在于，所述的试验件验的长度大于加筋壁板的肋间距，试验件的宽度大于二个长桁间距，试验件的蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序及长桁间距与加筋壁板对应。
3.一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的试验件结构，所述的加筋壁板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征在于，根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作加筋壁板试验件，该试验件的长度大于加筋壁板的肋间距，试验件的宽度大于二个长桁间距，试验件的蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序及长桁间距与加筋壁板对应，试验件是等截面结构，试验件的截面与加筋壁板的截面对应。
4.如权利要求2所述的飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的试验件结构，其特征在于，所述的加筋壁板是一个变截面结构，所述的试验件有多个，每个试验件分别对应加筋壁板的一个截面。
CN201911379721.7A 2019-12-27 2019-12-27 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法 Active CN113049360B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911379721.7A CN113049360B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911379721.7A CN113049360B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113049360A true CN113049360A (zh) 2021-06-29
CN113049360B CN113049360B (zh) 2023-11-21

Family

ID=76506700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911379721.7A Active CN113049360B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113049360B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103729498A (zh) * 2013-12-09 2014-04-16 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种大型复合材料加筋壁板结构设计方法
CN105184390A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 中国运载火箭技术研究院 一种壁板结构静强度、刚度、稳定性的综合优化方法
CN105277435A (zh) * 2014-06-13 2016-01-27 北京强度环境研究所 复合材料薄壁加筋结构轴压稳定性测试分析方法
US20160193806A1 (en) * 2015-01-02 2016-07-07 The Boeing Company Skin-Stringer Design for Composite Wings
US20160283648A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Aircraft structural object, method of manufacturing aircraft structural object, method of making design information of aircraft structural object, designing system of aircraft structural object and recording medium with design program of aircraft structural object recorded
CN106156449A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 中航沈飞民用飞机有限责任公司 一种复合材料机翼壁板优化设计方法
CN106198246A (zh) * 2016-09-08 2016-12-07 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 基于aml方法复合材料冲击后压缩强度设计许用值试验方法
CN106326551A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种加筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法
CN106709185A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法
CN109684693A (zh) * 2018-12-12 2019-04-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于有限元分析预计加筋壁板后屈曲的方法
CN109800448A (zh) * 2018-12-06 2019-05-24 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种复合材料t型长桁压缩设计许用值的确定方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103729498A (zh) * 2013-12-09 2014-04-16 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种大型复合材料加筋壁板结构设计方法
CN105277435A (zh) * 2014-06-13 2016-01-27 北京强度环境研究所 复合材料薄壁加筋结构轴压稳定性测试分析方法
US20160193806A1 (en) * 2015-01-02 2016-07-07 The Boeing Company Skin-Stringer Design for Composite Wings
US20160283648A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Aircraft structural object, method of manufacturing aircraft structural object, method of making design information of aircraft structural object, designing system of aircraft structural object and recording medium with design program of aircraft structural object recorded
CN105184390A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 中国运载火箭技术研究院 一种壁板结构静强度、刚度、稳定性的综合优化方法
CN106326551A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种加筋壁板结构中蒙皮有效宽度的计算方法
CN106156449A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 中航沈飞民用飞机有限责任公司 一种复合材料机翼壁板优化设计方法
CN106198246A (zh) * 2016-09-08 2016-12-07 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 基于aml方法复合材料冲击后压缩强度设计许用值试验方法
CN106709185A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 复合材料加筋壁板长桁参数工程确定方法
CN109800448A (zh) * 2018-12-06 2019-05-24 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种复合材料t型长桁压缩设计许用值的确定方法
CN109684693A (zh) * 2018-12-12 2019-04-26 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于有限元分析预计加筋壁板后屈曲的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕毅;张伟;赵慧;: "T800碳纤维增强复合材料加筋壁板压缩稳定性试验及工程计算方法验证", 航空工程进展, no. 03 *
汪厚冰;陈昊;雷安民;魏宏艳;陈丽敏;李新祥;: "复合材料帽形加筋壁板轴压屈曲与后屈曲性能", 复合材料学报, no. 08 *
王一飞;李庆飞;: "长桁蒙皮截面积比对复合材料壁板压缩屈曲的影响", 中国科技信息, no. 18 *
葛东云;莫与明;何柏灵;杜旭朕;: "复合材料帽型加筋板轴压试验及承载能力预测", 复合材料学报, no. 07 *
陈向明;张阿盈;王力立;高敏;: "复合材料加筋壁板修理后压缩性能试验研究", 工程与试验, no. 01 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113049360B (zh) 2023-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106156449B (zh) 一种复合材料机翼壁板优化设计方法
CN108153981B (zh) 一种基于有限元分析的机身加筋壁板后屈曲分析方法
CN107506529B (zh) 一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法
CN102622472B (zh) 分析复合材料机械连接钉载和应力分布及应力水平的方法
CN103077286B (zh) 一种飞机颤振模型的频率误差修正方法
CN105184390A (zh) 一种壁板结构静强度、刚度、稳定性的综合优化方法
CN113190923B (zh) 一种筋条整体壁板损伤容限优化方法
CN111914351B (zh) 一种机身结构加筋壁板总体稳定性计算方法
CN106626434A (zh) 一种飞机复合材料隔框结构制造及设计方法
CN107016182A (zh) 一种复合材料舱门优化方法
CN113987689B (zh) 一种基于修形的复合材料格栅加筋后压力框综合优化设计方法
CN105468826B (zh) 复合材料的设计方法
CN113049360A (zh) 一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法
CN108363828B (zh) 一种变刚度复合材料的建模方法
CN112528537A (zh) 一种面向压缩稳定性的变刚度复合材料结构分析方法
CN105022894B (zh) 一种预估复材层合板鸟撞吸能强弱的方法
CN204871587U (zh) 一种飞机复合材料加筋壁板结构
CN110334364B (zh) 一种复合材料结构强度校核系统
CN113868761A (zh) 一种复合材料翼面蒙皮优化设计方法
CN105501462B (zh) 一种机翼结构设计方法
CN113673023A (zh) 一种飞机复杂块体结构疲劳载荷谱确定方法
CN113609718A (zh) 一种球形高筋壁板模压失稳临界下压高度测定方法
CN107283140A (zh) 一种采用数字化测量的飞机内部复杂结构边界反引方法
CN112380624A (zh) 一种直升机座舱骨架刚度优化方法
CN112763348B (zh) 一种复合材料机翼梁结构剪切设计许用应变的确定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant