一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，首先确定复合材料加筋壁板的计算模型，由于所述复合材料加筋壁板由蒙皮和多个均匀排布的筋条组成，故以相邻两个筋条之间的典型单元进行分析，并建立坐标系；其次确定筋条对蒙皮的支持系数，设一筋条对蒙皮的支持系数为kL，另一筋条对蒙皮的支持系数为kR，则当kL＝kR＝0时，筋条对蒙皮的支持状态为简支，当kL＝kR＝∞时，筋条对蒙皮的支持状态为固支，但筋条对蒙皮的支持状态介于简支与固支之间，故建立筋条对蒙皮支持系数k的表达式；最后确定复合材料加筋壁板轴压稳定性临界屈曲载荷。本发明专利技术的复合材料加筋壁板轴压载荷计算方法时，计算精度与试验结果非常接近，计算精度高、计算简便。

A method for calculating the axial compression stability of reinforced composite stiffened panels

The invention relates to a composite stiffened panel axial compression stability calculation method, first determine the calculation model of composite stiffened panel, the composite stiffened panel by skin and a plurality of ribs are evenly distributed, so between two adjacent ribs of the typical single element analysis, and the establishment of coordinate system; secondly to determine the reinforcement of support coefficient of skin, a rib support for the coefficients of the panel is kL, another rib support for the coefficients of the panel is kR, when kL = kR = 0, ribs on the skin support state is simply supported, when kL = kR = 3 the rib of the skin, the state support for fixed support, but the skin between the rib support is simply supported and clamped, the rib support for skin factor K expression; and finally determine the stability of composite stiffened panel buckling load of axial compression. The calculation precision is very close to the test result, and the calculation precision is high and the calculation is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法
本专利技术属于航空结构强度分析领域，尤其涉及一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法。
技术介绍
现有的复合材料设计手册及飞机设计参考资料均没有考虑筋条对复合材料加筋板轴压稳定性的影响，也没有给出筋条对蒙皮弹性支持(支持状态介于简支和固支之间)时，加筋壁板轴压载荷下的稳定性计算公式。通过对大量的试验数据分析整理，应用目前现有的工程算法得到的初始屈曲载荷与试验值的偏差比较大，有的计算误差甚至高达30％～40％。究其原因，应用工程计算公式时，轴压稳定性的边界条件按照四边简支考虑，导致计算结果太过保守；然而如果按固支考虑，又偏于危险，不利于飞机安全。事实上，加筋条对蒙皮的支持介于简支和固支之间，属于弹性支持的范畴。为了提高分析精度，提高复合材料结构使用效率，迫切需要对工程分析方法进行修正，得到精确的计算复合材料加筋板轴压初始屈曲载荷的公式。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，用于解决目前在计算复合材料加筋壁板的轴压载荷方法中，筋条对蒙皮的影响仅有简支和固支两种极端状态的弊端，使得对其的计算结果偏差较大的问题。为达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，其特征在于：首先确定复合材料加筋壁板的计算模型，由于所述复合材料加筋壁板由蒙皮和多个均匀排布的筋条组成，故以相邻两个筋条之间的典型单元进行分析，并建立坐标系；其次确定筋条对蒙皮的支持系数，设一筋条对蒙皮的支持系数为kL，另一筋条对蒙皮的支持系数为kR，则当kL＝kR＝0时，筋条对蒙皮的支持状态为简支，当kL＝kR＝∞时，筋条对蒙皮的支持状态为固支，但筋条对蒙皮的支持状态介于简支与固支之间，故建立筋条对蒙皮支持系数k的表达式；最后确定复合材料加筋壁板轴压稳定性临界屈曲载荷。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，其特征在于：首先确定复合材料加筋壁板的计算模型，由于所述复合材料加筋壁板由蒙皮和多个均匀排布的筋条组成，故以相邻两个筋条之间的典型单元进行分析，并建立坐标系；其次确定筋条对蒙皮的支持系数，设一筋条对蒙皮的支持系数为kL，另一筋条对蒙皮的支持系数为kR，则当kL＝kR＝0时，筋条对蒙皮的支持状态为简支，当kL＝kR＝∞时，筋条对蒙皮的支持状态为固支，但筋条对蒙皮的支持状态介于简支与固支之间，故建立筋条对蒙皮支持系数k的表达式；最后确定复合材料加筋壁板轴压稳定性临界屈曲载荷。2.根据权利要求1的复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，其特征在于，复合材料加筋壁板其长度为a，宽度为B，筋条间距为b，受到单位长度的均布轴压载荷Nx作用，因此所述坐标系建立准则为：以复合材料加筋壁板的长度方向为x方向，宽度方向为y方向，z向符合右手坐标系。3.根据权利要求2的复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，其特征在于，建立的筋条对蒙皮支持系数k的表达式具体为：式中：Dij(i,j＝1,2,6)为复合材料层压板的弯曲刚度矩阵，角标skin指代蒙皮，stringer指代筋条。4.根据权利要求3的复合材料加筋壁板轴压稳定性计算方法，其特征在于，确定复合材料加筋壁板轴压稳定性临界屈曲载荷的过程具体为：对于建立的典型单元，由于筋条对蒙皮的支持状态介于简支与固支之间，即属于弹性支持，因此设定z方向的位移函数w(x,y)表达式为：式中：β为常数；m为复合材料加筋壁板沿着x方向的屈曲半波数；为常数项，其由位移边界条件确定；其中位移边界条件为：根据位移边界条件最终确定位移函数w(x,y)表达式为：之后，复合材料加筋壁板的弹性应变能记为Ue，沿着板弹性支持边的弹性应变能记为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雁飞，赵占军，惠红军，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61