RU2015133679A

RU2015133679A - Способ структурного анализа панелей, состоящих из изотропного материала и усиленных треугольными карманами

Info

Publication number: RU2015133679A
Application number: RU2015133679A
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: 2018-12-24
Also published as: JP2013514562A; EP3096251A1; US20180046740A1; IN2012DN02206A; CN106227921A; CA2774003A1; CN103038770B; US9690887B2; FR2950178A1; RU2015133679A3; EP2478455A2; JP5666594B2; WO2011030079A2; CN103038770A; CN106227921B; BR112012005686A2; US20120245862A1; RU2563709C2; WO2011030079A3; FR2950178B1

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, причем усиленная панель должна соответствовать техническим условиям на механическое сопротивление заранее определенным внешним нагрузкам,

отличающийся тем, способ содержит следующий этапы:

- этап 1 ввода значений входных данных, относящихся к геометрии панели, материалу и к нагрузке, прикладываемой к панели,

- этап 2 вычисления прилагаемых напряжений в обшивке панели и элементах жесткости исходя из геометрии панели, усиленной треугольными карманами, и прилагаемых внешних нагрузок;

- этап 3 вычисления внутренних нагрузок, возникающих в различных составляющих усиленной панели;

- этап 4 анализа сопротивления, содержащий вычисление коэффициента запаса прочности материала при допустимой и предельной нагрузке;

- этап 5 вычисления допустимых для панели локальных напряжений, содержащий вычисление коэффициента запаса прочности при максимальных напряжениях;

- этап 6 вычисления общей потери устойчивости панели,

содержащий вычисление коэффициента запаса прочности для плоской усиленной панели в условиях чистой и комбинированной нагрузки;

- при этом этапы 4-6 выполняют независимо друг от друга исходя из результатов этапа 3, при этом этапы способа повторяют методом итераций для различных значений входных данных до получения коэффициента запаса прочности, позволяющего задать размеры и расположение элементов панели для обеспечения заданного механического сопротивления.

2. Способ по п. 1, в котором входные данные этапа 1 ввода содержат механические параметры, относящиеся к материалу, размерам панели, прямому сечению элементов жестокости, размерам ребра элемента жесткости, постоянной толщине панели, а также к границам нагрузки панели.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе 3 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 на этапе 1, по существу, не сравняются с соответствующими параметрами, полученными в результате расчета пластического напряжения.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап 5 включает в себя этап 5A, на котором рассчитывают допустимый поток коробления и коэффициент запаса прочности для карманов в виде равнобедренного треугольника, причем прилагаемые напряжения, учтенные 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.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что этап 5А включает в себя два подэтапа: подэтап, на котором рассчитывают допустимые значения для пластин, подвергающихся вариантам чистой нагрузки (сжатию в двух направлениях в плоскости, сдвиговой нагрузке), с использованием метода конечных элементов, и после него подэтап, на котором вычисляют кривые взаимодействия между этими вариантами чистой нагрузки.

6. Способ по п. 5, 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.

7. Способ по п. 6, 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.

8. Способ по любому из пп. 6 или 7, 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,

(где

, i=cX, cY или s), где A, B, C– эмпирические коэффициенты.

9. Способ по п. 8, 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.

10. Способ по п. 1 отличающийся тем, что этап 6, на котором рассчитывают общую потерю устойчивости, предоставляет данные по допустимому потоку коробления и коэффициенты запаса прочности, для плоской усиленной панели, в условиях чистой или комбинированной нагрузки, причем расчет коэффициента запаса прочности осуществляют исходя из внешних потоков усиленной панели и граничных потоков в случае свободно опирающейся или фиксированной пластины.

11. Машиночитаемый носитель, включающий в себя ряд инструкций, предназначенных для реализации способа по любому из предыдущих пунктов, причем этот набор инструкций выполняется на компьютере.