JP6633225B2 - Flexible tooling structure with changeable stringer position - Google Patents
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Description
本発明は、航空機・宇宙飛行体構造の主荷重構造部材の実験ツーリングデザイン分野に関し、ストリンガー位置が変更できるフレキシブルツーリング構造を提供する。 The present invention relates to the field of experimental tooling design of main load structural members of an aircraft / spacecraft structure, and provides a flexible tooling structure capable of changing a stringer position.
ロケット発射体セクションンの剛度と強度の実験検証は、構造デザインプロセスにおいて、なくてはならない一環である。実験負荷は、実験ツーリングを通じて検証しようとするロケット発射体セクション上に伝達されて来て、実験の負荷分布を形成するのに対し、ロケット発射体構造のサービス中、セクションが受ける真の負荷は、その隣接するセクションから伝達されて来て、真の負荷分布を形成する。２種類の負荷の分布が同じか否かは、検証実験の正確性に関係がある。従来の均一ツーリング形式の実験負荷の分布は通常均一であるが、設備の設置やパイプラインの敷設、放熱などの必要を満たすために、ロケット発射体構造の薄壁に補強筋を入れたセクション中に不可避的に存在する開口は、構造の対称性に影響をもたらし、このような構造の非対称性は真の負荷分布の不均一の原因となる。直径の小さいロケット発射体のセクション構造は、比較的小さな径厚比を有するため、その非対称性が弱く、真の負荷分布も比較的均一であるので、従来の均一性実験ツーリングは実験負荷の分配ニーズを満たすことができる。しかし、わが国の大型キャリア・ロケットと大型飛行機の大直径、薄壁、超軽量などデザインのニーズによって、大直径ロケット発射体は比較的大きな径厚比を有するので、構造の非対称性が著しく、構造の変形が横断面に設置条件を満たさず、従来の均一実験のツーリングはすでに実験負荷の分配のニーズを満たさなくなっている。そのため、新世代の実験ツーリングのデザインが急に必要となっている。 Experimental verification of the stiffness and strength of a rocket projectile section is an integral part of the structural design process. The experimental load is transmitted onto the rocket projectile section to be verified through experimental tooling and forms the experimental load distribution, while the true load experienced by the section during service of the rocket projectile is: Coming from its adjacent section, it forms a true load distribution. Whether or not the two types of loads have the same distribution is related to the accuracy of the verification experiment. The distribution of the experimental load of the conventional uniform tooling type is usually uniform, but in order to meet the needs of equipment installation, pipeline laying, heat radiation, etc. The openings that are unavoidably present in the structure affect the symmetry of the structure, and such structure asymmetry causes a non-uniformity of the true load distribution. Since the section structure of the small diameter rocket projectile has a relatively small diameter-thickness ratio, its asymmetry is weak and the true load distribution is also relatively uniform, so that the conventional uniformity experimental tooling distributes the experimental load. Can meet your needs. However, due to the design needs of large carrier rockets and large airplanes in Japan, such as large diameter, thin wall, and ultra-light weight, large diameter rocket projectiles have a relatively large diameter-to-thickness ratio. Does not satisfy the installation conditions in the cross section, and the conventional uniform experiment tooling no longer satisfies the need for distribution of the experimental load. Therefore, a new generation of experimental tooling design is urgently needed.
本発明は、主に我が国の大型キャリア・ロケットの実験負荷分布のシミュレーション問題を解決し、ストリンガー位置が変更できるフレキシブルツーリング構造を提供し、実験負荷分布の正確なシミュレーションの目的を達成する。 The present invention solves the problem of the simulation of the experimental load distribution of mainly large carrier rockets in Japan, provides a flexible tooling structure in which the stringer position can be changed, and achieves the purpose of accurate simulation of the experimental load distribution.
フレキシブルツーリング構造は、フレキシブルツーリングのトップエンドフレーム、フレキシブルツーリングのボトムエンドフレーム、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーとフレキシブルツーリングの縦方向ストリンガーを含み、トップエンド・ボトムエンドおよび横方向ストリンガーとフレキシブルストリンガーは溶接工程によって加工・製造することができ、フレキシブル横方向ストリンガーとフレキシブル縦方向ストリンガーは交互に分布し、格子型を形成し、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーのトップエンドはフレキシブルツーリングのトップエンドフレームから延伸し、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーのボトムエンドはフレキシブルツーリングのボトムエンドフレームから延伸する。 Flexible tooling structure includes flexible tooling top end frame, flexible tooling bottom end frame, flexible tooling lateral stringer and flexible tooling vertical stringer, top end bottom end and lateral stringer and flexible stringer are welded together Flexible lateral stringers and flexible longitudinal stringers are alternately distributed to form a lattice shape, the top end of the flexible tooling lateral stringer extends from the top end frame of the flexible tooling, The bottom end of the flexible tooling transverse stringer extends from the bottom end frame of the flexible tooling.
ここで、前記フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガーの分布はシミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められ、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーはアキシャル方向に沿って均一に分布し、フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガーの分布は変更が可能で、フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガー数はシミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められ、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーとフレキシブルツーリングの縦方向ストリングが所在する円柱面の直径は連結され実験しようとするセクションの直径と同じである。
ここで、前記横方向ストリンガーと縦方向ストリンガーはいずれも矩形の断面である。
Here, the distribution of the vertical stringers of the flexible tooling is determined by the distribution of the experimental load to be simulated, the horizontal stringers of the flexible tooling are uniformly distributed along the axial direction, and the distribution of the vertical stringers of the flexible tooling. The number of stringers in the vertical direction of the flexible tooling is determined by the distribution of the experimental load to be simulated, and the diameter of the cylindrical surface where the horizontal stringer of the flexible tooling and the vertical string of the flexible tooling are located is connected. It is the same as the diameter of the section to be tried.
Here, each of the horizontal stringer and the vertical stringer has a rectangular cross section.
本発明のフレキシブルツーリング構造は、検証実験に使用される均一実験ツーリング向けに負荷を均一に検証しようとするセクション上に分配することによって、検証実験負荷の分配が真でなくなり、検証実験の正確性に影響をもたらす問題につき、ストリンガーの位置が変更できるフレキシブルツーリング構造を提供した。当該構造は、最適化デザイン技術によって、縦方向ストリンガーの分布角度を変えることによって、フレキシブルツーリングの剛度分布のデザイン性を持たせ、フレキシブルツーリングの剛度分布が真の境界の剛度分布が合致するようにさせ、実験ツーリングの力伝達径路を大幅に改善するとともに、ドラムシェル構造の検証実験の正確性を向上させる。 The flexible tooling structure of the present invention distributes loads on sections that are to be verified evenly for uniform test tooling used in verification experiments, thereby distributing the verification test load not truly, and ensuring the accuracy of the verification experiments. A flexible tooling structure that allows the position of the stringer to be changed is provided for the problem that affects the performance. By changing the distribution angle of the longitudinal stringers by the optimization design technology, the structure has the design property of the rigidity distribution of the flexible tooling, so that the rigidity distribution of the flexible tooling matches the rigidity distribution of the true boundary. As a result, the power transmission path of the experimental tooling is greatly improved, and the accuracy of the verification experiment of the drum shell structure is improved.
次に、添付図と実施例を結合して本発明について詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
本発明は、アルミニウム合金材料で作られたストリンガーの位置が変更できるフレキシブルツーリング構造を利用して、実験負荷分布の正確なシミュレーションを実現する目的を達成する。 The present invention achieves the purpose of realizing an accurate simulation of an experimental load distribution by using a flexible tooling structure in which a position of a stringer made of an aluminum alloy material can be changed.
図１に示すように、本発明により提供されるストリンガーの位置が変更できるフレキシブルツーリング構造は、フレキシブルツーリングのトップエンドフレーム１、フレキシブルツーリングのボトムエンドフレーム２、フレキシブルツーリングの横方向ストリンガー４とフレキシブルツーリングの縦方向ストリンガー３を含み、当該フレキシブル構造は溶接工程によって加工・製造することができる。フレキシブル横方向ストリンガーとフレキシブル縦方向ストリンガーは交互に分布し、格子型を形成し、横方向ストリンガーのトップエンドはトップエンドフレームから延伸し、横方向ストリンガーのボトムエンドはボトムエンドフレームから延伸する。 As shown in FIG. 1, the flexible tooling structure provided by the present invention, which can change the position of the stringer, includes a flexible tooling top end frame 1, a flexible tooling bottom end frame 2, a flexible tooling lateral stringer 4, and a flexible tooling. It includes a longitudinal stringer 3, the flexible structure can be processed and manufactured by a welding process. The flexible transverse stringers and flexible longitudinal stringers are alternately distributed to form a lattice pattern, with the top ends of the transverse stringers extending from the top end frame and the bottom ends of the transverse stringers extending from the bottom end frame.
ここで、前記縦方向ストリンガーの分布はシミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められ、縦方向ストリンガーの分布は変更できる。 Here, the distribution of the vertical stringers is determined by the distribution of the experimental load to be simulated, and the distribution of the vertical stringers can be changed.
ここで、前記縦方向ストリンガー数はシミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められる。 Here, the number of stringers in the vertical direction is determined by the distribution of the experimental load to be simulated.
ここで、前記横方向ストリンガーはアキシャル方向に沿って分布する。 Here, the horizontal stringers are distributed along the axial direction.
ここで、前記横方向ストリンガーと縦方向ストリンガーが所在する円柱面直径はそれと連結され実験しようとするセクションの直径と同じである。ここで、前記横方向ストリンガーと縦方向ストリンガーはいずれも矩形の断面である。 Here, the diameter of the cylindrical surface where the horizontal stringer and the vertical stringer are located is the same as the diameter of the section to be connected and tested. Here, each of the horizontal stringer and the vertical stringer has a rectangular cross section.
図２（ａ）と図２（ｂ）は本発明の実施例のフレキシブルツーリング構造と真の境界ツーリング構造を比較したものであり、図２（ａ）と図２（ｂ）に示すように、本発明は実施例のフレキシブルツーリング構造と真の境界構造との比較図を提供し、フレキシブルツーリング構造には検証しようとするセクション５とフレキシブルツーリング６が含まれ、真の境界構造には検証しようとするセクション５と真の境界セクション７が含まれる。検証しようとするセクションの直径は２ｍ、高さは２．４ｍ、フレキシブルツーリングの高さは０．８、縦方向ストリンガーの分布角度は[１４．６７、１６．８１、３．５４、３．３５、７．２５、３．９２、３．７０、３．１４、１６．７８]、真の境界の直径は２ｍ、高さは２．４ｍ、開口の高さは０．６ｍ、開口の幅は０．６ｍである。 FIGS. 2 (a) and 2 (b) compare the flexible tooling structure of the embodiment of the present invention with a true boundary tooling structure, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). The present invention provides a comparison diagram between the flexible tooling structure of the embodiment and the true boundary structure, wherein the flexible tooling structure includes the section 5 and the flexible tooling 6 to be verified, and the true boundary structure includes the section to be verified. Section 5 and a true boundary section 7 are included. The section to be verified has a diameter of 2 m, a height of 2.4 m, a flexible tooling height of 0.8, and a vertical stringer distribution angle of [14.67, 16.81, 3.54, 3.35. , 7.25, 3.92, 3.70, 3.14, 16.78], the true boundary diameter is 2 m, the height is 2.4 m, the opening height is 0.6 m, and the opening width is 0.6 m.
図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、本発明によって提供されるフレキシブルツーリングによってシミュレーションされる負荷の分布は真の負荷分布と同じであるにの対し、従来の均一ツーリングと真の負荷分布は明かに異なっている。すなわち、本発明によるフレキシブルツーリングの剛度分布は真の境界の剛度分布と一致しており、実験ツーリングの力伝達経路を大幅に改善するとともに、ドラムシェル構造の検証実験の正確性を向上させるということを示している。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the load distribution simulated by the flexible tooling provided by the present invention is the same as the true load distribution, whereas the conventional uniform tooling and the true Is clearly different. In other words, the stiffness distribution of the flexible tooling according to the present invention matches the stiffness distribution of the true boundary, which significantly improves the force transmission path of the experimental tooling and improves the accuracy of the verification experiment of the drum shell structure. Is shown.
１−フレキシブルツーリングのトップエンドフレーム、２−フレキシブルツーリングのボトムエンドフレーム、３−フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガー、４−フレキシブルツーリングの横方向ストリンガー、５−検証しようとするセクション、６−フレキシブルツーリング、７−真の境界セクション。 1-flexible tooling top end frame, 2-flexible tooling bottom end frame, 3-flexible tooling vertical stringer, 4-flexible tooling horizontal stringer, 5-section to be verified, 6-flexible tooling, 7 A true boundary section.
Claims (2)
前記フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガーの分布は、シミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められ、フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガーの分布は変更が可能で、フレキシブルツーリングの縦方向ストリンガー数はシミュレーションしようとする実験負荷の分布によって決められ、
前記フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーは、アキシャル方向に沿って均一に分布し、
前記フレキシブルツーリングの横方向ストリンガーとフレキシブルツーリングの縦方向ストリングが所在する円柱面の直径は、連結され実験しようとするセクションの直径と同じであり、
隣り合う前記縦方向ストリンガー間の間隔は、フレキシブルツーリングの剛度分布と、当該フレキシブルツーリングと連結され実験しようとするセクションの隣接する両端の境界の剛度分布とが一致するように変えられる、
ことを特徴とするストリンガー位置が変更できるフレキシブルツーリング構造。 Including flexible tooling top-end frame, flexible tooling bottom-end frame, flexible tooling horizontal stringer and flexible tooling vertical stringer, flexible horizontal stringers and flexible vertical stringers are distributed alternately to form a grid type. The top end of the flexible tooling transverse stringer extends from the flexible tooling top end frame, the bottom end of the flexible tooling transverse stringer extends from the flexible tooling bottom end frame,
The distribution of the longitudinal stringers of the flexible tooling is determined by the distribution of the experimental load to be simulated, and the distribution of the vertical stringers of the flexible tooling can be changed. Determined by the load distribution,
The lateral stringers of the flexible tooling are evenly distributed along the axial direction,
The diameter of the cylindrical surface on which the lateral stringers of the flexible tooling and the longitudinal strings of the flexible tooling are located is the same as the diameter of the section to be connected and tested.
Distance between the longitudinal stringers adjacent the rigidity distribution of the flexible tooling is changed so that the stiffness distribution across the boundary of the adjacent sections to be coupled with the flexible tooling experiment coincide,
Flexible tooling structure that can change the stringer position.
ことを特徴とする請求項１に記載のストリンガー位置が変更できるフレキシブルツーリング構造。 Both the horizontal stringer and the vertical stringer are rectangular cross sections,
The flexible tooling structure according to claim 1, wherein the position of the stringer can be changed.
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