RU2012114769A

RU2012114769A - Способ структурного анализа панелей, состоящих из изотропного материала и усиленных треугольными карманами

Info

Publication number: RU2012114769A
Application number: RU2012114769/11A
Authority: RU
Inventors: Жерар КУДУЭН; Паоло МЕССИНА
Original assignee: Эрбюс Операсьон (С.А.С)
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2013-10-27
Also published as: JP2013514562A; EP3096251A1; US20180046740A1; IN2012DN02206A; CN106227921A; CA2774003A1; CN103038770B; RU2015133679A; US9690887B2; FR2950178A1; RU2015133679A3; EP2478455A2; JP5666594B2; WO2011030079A2; CN103038770A; CN106227921B; BR112012005686A2; US20120245862A1; RU2563709C2; WO2011030079A3

Abstract

1. Способ задания размеров аналитическим методом, по существу, плоской панели, состоящей из однородного и изотропного материала, причем панель состоит из обшивки, армированной набором (именуемым “сеткой”) из трех параллельных пучков элементов жесткости, встроенных в панель, причем карманы, определенные на обшивке группами элементов жесткости, имеют треугольную форму, при этом элементы жесткости выполнены в форме пластин, при чем усиленная панель должна соответствовать техническим условиям на механическое сопротивление заранее определенным внешним нагрузкам,отличающийся тем, что углы между пучками элементов жесткости таковы, что треугольные карманы имеют форму равнобедренного треугольника любого вида, причем способ учитывает перераспределение прилагаемых напряжений между панелью и сеткой элементов жесткости вследствие:- остаточного коробления элементов жесткости, на этапе задания эффективного прямого сечения для каждого типа элемента жесткости, обозначаемого A , A и A , для углов 0°, +θ или -θ соответственно,- остаточного коробления кармана на этапе расчета эффективной толщины панели, обозначаемой t,- пластичности прилагаемых внешних нагрузок, на этапе реализации итерационного процесса над различными свойствами материала, в частности, модулем Юнга и коэффициентами Пуассона: E , E , E для элементов жесткости и E , E и ν для обшивки, и с помощью закона Рамберга-Осгуда.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя этап, на котором корректируют прилагаемые нагрузки с учетом пластичности, с использованием итерационного метода для расчета пластических напряжений, осуществляемого, пока пять пар

Claims

1. Способ задания размеров аналитическим методом, по существу, плоской панели, состоящей из однородного и изотропного материала, причем панель состоит из обшивки, армированной набором (именуемым “сеткой”) из трех параллельных пучков элементов жесткости, встроенных в панель, причем карманы, определенные на обшивке группами элементов жесткости, имеют треугольную форму, при этом элементы жесткости выполнены в форме пластин, при чем усиленная панель должна соответствовать техническим условиям на механическое сопротивление заранее определенным внешним нагрузкам,

отличающийся тем, что углы между пучками элементов жесткости таковы, что треугольные карманы имеют форму равнобедренного треугольника любого вида, причем способ учитывает перераспределение прилагаемых напряжений между панелью и сеткой элементов жесткости вследствие:

- остаточного коробления элементов жесткости, на этапе задания эффективного прямого сечения для каждого типа элемента жесткости, обозначаемого A_0° ^st, A_+θ ^st и A_-θ ^st, для углов 0°, +θ или -θ соответственно,

- остаточного коробления кармана на этапе расчета эффективной толщины панели, обозначаемой t_{s_eff},

- пластичности прилагаемых внешних нагрузок, на этапе реализации итерационного процесса над различными свойствами материала, в частности, модулем Юнга и коэффициентами Пуассона: E_0° ^st, E_+θ ^st, E_-θ ^st для элементов жесткости и E_x ^s, E_y ^s и ν_ep ^st для обшивки, и с помощью закона Рамберга-Осгуда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя этап, на котором корректируют прилагаемые нагрузки с учетом пластичности, с использованием итерационного метода для расчета пластических напряжений, осуществляемого, пока пять параметров материала (E_0° ^st, E_+θ ^st, E_-θ ^st, E_skin,ν_ep), введенные в начале процесса, по существу, не сравняются с соответствующими параметрами, полученными в результате расчета пластического напряжения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя этап 5A, на котором рассчитывают допустимый поток коробления и коэффициент запаса прочности для карманов в виде равнобедренного треугольника, причем прилагаемые напряжения, подлежащие учету для расчета коэффициента запаса прочности, являются напряжениями, действующими, только на обшивку, причем используемые внешние потоки, будучи потоками, прилагаемыми к обшивке, не соответствуют усиленной панели, испытывающей полную нагрузку.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что он включает в себя два подэтапа, на которых рассчитывают допустимые значения для пластин, подвергающихся вариантам чистой нагрузки (сжатию в двух направлениях в плоскости, сдвиговой нагрузке), с использованием метода конечных элементов, после чего вычисляют кривые взаимодействия между этими вариантами чистой нагрузки.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что расчет допустимых значений включает в себя подэтапы, на которых

- создают параметрическую модель FEM треугольной пластины

- испытывают различные комбинации для получения результатов коробления,

- получают параметры, согласующиеся с аналитической полиномиальной формулой.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что, в случае чистой нагрузки, кривые взаимодействия задают на подэтапах, на которых

- создают модели конечных элементов нескольких треугольных пластин с разными углами равнобедренного треугольника, причем угол (θ) равнобедренного треугольника определяется как угол при основании равнобедренного треугольника, при этом

- для каждого угла равнобедренного треугольника:

1/ производят расчет посредством модели конечных элементов для определения допустимого потока складкообразования (без поправки на пластичность) для различных значений толщины пластины.

2/ отслеживают кривую допустимого потока коробления согласно отношению

(D - жесткость пластины, h - высота треугольника), причем эта кривая определяется для малых значений отношения

, уравнением второй степени согласно этому отношению, коэффициенты K₁ и K₂ которого зависят от угла и рассматриваемого варианта нагрузки,

3/ отслеживают постепенное изменение коэффициентов K₁ и K₂ полиномиального уравнения в соответствии с углом при основании равнобедренного треугольника, причем эти коэффициенты отслеживаются в соответствии с углом рассматриваемых треугольных пластин, и интерполируют для определения полиномиального уравнения, что позволяет вычислять константы при любом угле равнобедренного треугольника.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что, в случае комбинированной нагрузки, используют гипотезу, согласно которой, если некоторые компоненты комбинированной нагрузки находятся в состоянии натяжения, эти компоненты не учитываются при расчете, и тем, что кривые взаимодействия задают на подэтапах, на которых

- создают модели конечных элементов нескольких треугольных пластин с разными углами равнобедренного треугольника, причем угол (θ) равнобедренного треугольника определяется как угол при основании равнобедренного треугольника,

- для каждого угла,

1/ производят расчет посредством модели конечных элементов (FEM) для определения собственного значения коробления, соответствующего разным распределениям внешних нагрузок,

2/ отслеживают кривые взаимодействия, для каждого угла и каждой комбинации нагрузок и аппроксимируют эти кривые с помощью одного уравнения, описывающего все эти комбинации,

(или

, уравнения, в которых R _i представляет величину нагрузки, и Niapp и Nicrit - прилагаемые потоки и критические потоки для i=cX, cY или s, в соответствии с вариантами сжатия по осям X и Y и согласно варианту сдвиговой нагрузки), где A, B, C - эмпирические коэффициенты.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что, в случае свободно опирающихся или фиксированных пластин в виде равнобедренного треугольника, в случае комбинированной нагрузки, используют кривую взаимодействия

, для всех вариантов нагрузки.

9. Способ по любому из предыдущих, пунктов отличающийся тем, что он включает в себя этап 6, на котором рассчитывают общую потерю устойчивости, дающую данные по допустимому потоку коробления и коэффициенты запаса прочности, для плоской усиленной панели, в условиях чистой или комбинированной нагрузки, причем прилагаемые потоки, подлежащие учету для расчета коэффициента запаса прочности, являются внешними потоками усиленной панели.

10. Компьютерный программный продукт, включающий в себя ряд инструкций, предназначенных для реализации способа по любому из предыдущих пунктов, причем этот набор инструкций выполняется на компьютере.