一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法技术

本申请属于用于飞机的夹层玻璃风挡领域，特别涉及一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法。包括步骤一、根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵；步骤二、根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程；步骤三、将螺栓式安装的风挡玻璃边界条件简化为四边固支边界条件；步骤四、将挠度函数展成满足四边固支边界条件的挠曲面试函数，带入小挠度运动控制方程，得到适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式。本申请能够方便快捷的指导螺栓式安装的风挡玻璃各层厚度及参数设计，相较于仿真计算及实验方法，可节省风挡玻璃结构设计环节大量人力物力及财力。力及财力。力及财力。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法


[0001]本申请属于用于飞机的夹层玻璃风挡领域，特别涉及一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法。

技术介绍

[0002]飞机风挡玻璃是由玻璃与胶层间杂而成的夹层玻璃结构。对于这种夹层玻璃结构，现在的大多数研究主要通过有限元分析与实验相结合的方法来研究其性能，理论研究较少，针对螺栓式安装的飞机风挡玻璃这一特定应用场景，理论研究更少。
[0003]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0005]本申请的技术方案是：
[0006]一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，包括：
[0007]步骤一、根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵；
[0008]步骤二、根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程；
[0009]步骤三、将螺栓式安装的风挡玻璃边界条件简化为四边固支边界条件；
[0010]步骤四、将挠度函数展成满足四边固支边界条件的挠曲面试函数，带入小挠度运动控制方程，得到适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式。
[0011]在本申请的至少一个实施例中，步骤一中，所述根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵包括：
[0012]弯曲刚度矩阵D
ij
为：
[0013][0014]其中，为折减刚度矩阵，Z
k
、Z
k
‑1分别为各单层在厚度方向的坐标，厚度方向坐标原点位于中面上；
[0015]对于各向同性材料，矩阵表示为：
[0016][0017][0018][0019][0020]其中，E为弹性模量，μ为泊松比。
[0021]在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，所述根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程包括：
[0022]小挠度下，结构中面的纵向位移为零，即u＝v＝0，可得ε
x
＝ε
y
＝γ
xy
＝0，则有：
[0023][0024]其中，u、v为结构中面内两个相互垂直x、y的方向上的位移，ε
x
、ε
y
、γ
xy
分别为x、y方向上的应变以及纵向平面上的剪切应变，M
x
、M
y
、M
xy
为层合板横截面上单位宽度的内力矩，矩，分别为中面的应变、曲率和扭率；
[0025]在气密载荷q0作用下，风挡玻璃的小挠度运动控制方程为：
[0026][0027]将风挡玻璃的弯曲刚度矩阵带入小挠度运动控制方程中，得到：
[0028][0029]在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，所述将螺栓式安装的风挡玻璃边界条件简化为四边固支边界条件包括：
[0030]将螺栓式安装的玻璃边界截面，简化为四边固支边界条件；
[0031]即：
[0032]ω
x＝0
＝ω
x＝a
＝ω
y＝0
＝ω
y＝b
＝0
[0033][0034]其中，a为风挡玻璃长度，b为风挡玻璃宽度。
[0035]在本申请的至少一个实施例中，步骤四中，所述将挠度函数展成满足四边固支边界条件的挠曲面试函数，带入小挠度运动控制方程，得到适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式包括：
[0036]设夹层玻璃的点(x,y)处挠度函数为：
[0037][0038]该挠度函数满足四边固支边界条件，将挠度函数带入伽辽金方程：
[0039][0040]从而得到待定参数C：
[0041][0042]则，适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式为：
[0043][0044]专利技术至少存在以下有益技术效果：
[0045]本申请的螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，能够方便快捷的指导螺栓式安装的风挡玻璃各层厚度及参数设计，相较于仿真计算及实验方法，可节省风挡玻璃结构设计环节大量人力物力及财力。
附图说明
[0046]图1是本申请一个实施方式的螺栓式安装的玻璃边界截面示意图；
[0047]图2是本申请一个实施方式的各单层在厚度方向的坐标示意图。
具体实施方式
[0048]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
[0049]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0050]下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
[0051]本申请提供了一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，包括：
[0052]步骤一、根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵；
[0053]步骤二、根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程；
[0054]步骤三、将螺栓式安装的风挡玻璃边界条件简化为四边固支边界条件；
[0055]步骤四、将挠度函数展成满足四边固支边界条件的挠曲面试函数，带入小挠度运动控制方程，得到适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式。
[0056]如图1所示，飞机风挡玻璃是由玻璃与胶层间杂而成的夹层玻璃结构，一般由三层玻璃与两层PU胶层构成，通过螺栓安装在压板上。玻璃和胶层之间粘接牢固，且结构厚度尺寸比纵向最小尺寸小很多，符合层合板经典理论的基本假定。
[0057]本申请的螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，首先，根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵：
[0058]弯曲刚度矩阵D
ij
为：
[0059][0060]其中，为折减刚度矩阵，Z
k
、Z<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，其特征在于，包括：步骤一、根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵；步骤二、根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程；步骤三、将螺栓式安装的风挡玻璃边界条件简化为四边固支边界条件；步骤四、将挠度函数展成满足四边固支边界条件的挠曲面试函数，带入小挠度运动控制方程，得到适用于螺栓式安装的飞机风挡玻璃的小挠度计算公式。2.根据权利要求1所述的螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，其特征在于，步骤一中，所述根据复合材料力学中层合板的刚度理论，获取风挡玻璃的弯曲刚度矩阵包括：弯曲刚度矩阵D
ij
为：其中，为折减刚度矩阵，Z
k
、Z
k
‑1分别为各单层在厚度方向的坐标，厚度方向坐标原点位于中面上；对于各向同性材料，矩阵表示为：矩阵表示为：矩阵表示为：矩阵表示为：其中，E为弹性模量，μ为泊松比。3.根据权利要求2所述的螺栓式安装的飞机风挡玻璃小挠度计算方法，其特征在于，步骤二中，所述根据薄板小挠度弯曲的基本微分方程，获取气密载荷作用下风挡玻璃的小挠度运动控制方程包括：小挠度下，结构中面的纵向位移为零，即u＝v＝0，可得ε
x
＝ε
y
＝γ
xy
＝0，则有：其中，u、v为结构中面内两个相互垂直x、y的方向上的位移，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佩，吴保胜，张丽，
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：