【技术实现步骤摘要】
本申请属于梁类结构强度计算领域，特别涉及一种开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法。
技术介绍
1、开口边梁是大型飞机典型的主承力结构，主要承受机体纵向的总体载荷。对于大跨度的开口边梁，通常开口边梁与加强隔框组成结构系统，通过加强隔框对开口边梁提供支撑刚度，以保证开口边梁具有足够的承载能力。因此，开口边梁与加强隔框的刚度匹配优化设计是飞机方案阶段该结构体设计的关键技术。
2、针对开口边梁与加强隔框的组合结构，工程上通常采用“结构设计-强度校核-刚度检查-设计迭代”的思路进行机体结构强度设计，该设计流程存在过度依赖设计经验、设计迭代多、方案收敛慢等弊端，现有技术中尚无基于结构力学原理的结构刚度匹配优化设计方法，用于快速生成满足强度、刚度的优化设计方案。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
2、本申请的技术方案是：一种开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，包括：
3、确定开口边梁与支撑隔框的结构参数，根据所述结构参数建立开口边梁与支撑隔框组合结构的原理模型；
4、根据开口边梁和支撑隔框的结构构型，通过优化开口边梁、支撑隔框的厚度以及支撑隔框间距，使得开口边梁与支撑隔框的体积最小，从而形成优化问题；
5、根据所述优化问题建立数学模型，所述数学模型包括目标函数、开口边梁承载能力约束条件及支撑隔框刚度约束条件；
6、
7、进一步的，所述支撑隔框和开口边梁的剖面均为矩形，所述支撑隔框的结构参数包括：高度h1、宽度w1、厚度为t1；
8、所述开口边梁的结构参数包括：高度为h2、宽度为w2及厚度为t2，开口边梁的总长度为l总，支撑隔框等间距布置，其间距为l。
9、进一步的，所述优化问题需要同时满足以下条件：
10、1)隔框具有足够的侧向刚度，使得框间边梁两端形成简支条件；
11、2)支撑隔框间的开口边梁满足中长柱范围要求；
12、3)开口边梁满足承载能力要求。
13、进一步的，所述目标函数数学模型为：
14、
15、式中，ρ梁、ρ框分别为开口边梁和支撑隔框的材料密度；v梁、v框分别为开口边梁和支撑隔框的体积。
16、进一步的，所述开口边梁承载能力约束条件为：
17、将支撑隔框间的开口边梁设计在中长柱范围是提高边梁承载能力和结构效率的有效途径，满足中长柱的条件为
18、其中，l为支撑隔框间距，ρ为开口边梁剖面回转半径。
19、此时，开口边梁承载能力通过由欧拉-约翰逊公式进行表达：
20、
21、式中，pmax为边梁最大承载能力，σcf为边梁临界应力，a边梁为边梁剖面的面积，σf为边梁剖面压损应力，e为边梁材料杨氏模量。
22、进一步的，所述支撑隔框刚度约束条件为：
23、根据结构稳定性理论，隔框要对边梁形成简支边界需要的最小刚度需满足如下条件：ei框≥f(pmax,h,l)
24、式中，ei框为隔框刚度，函数γ为跨度系数。
25、进一步的，所述跨度系数满足：
26、 m 2 3 4 5 ∞ γ 0.5 0.33 0.293 0.276 0.25
27、其中，m为边梁段数。
28、进一步的，所述开口边梁剖面回转半径与其厚度的拟合关系满足：
29、
30、式中，imin为边梁最小截面惯性矩，a为边梁剖面的面积，a和b为待定系数。
31、本申请的方法以结构正向优化设计为出发点，建立了以整体结构重量为目标，以隔框支撑刚度、边梁承载能力为约束条件的综合优化设计方法，适用于方案阶段大型飞机开口边梁与隔框组合结构的快速方案设计。
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1.一种开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述支撑隔框和开口边梁的剖面均为矩形，所述支撑隔框的结构参数包括：高度H1、宽度W1、厚度为t1；
3.如权利要求2所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述优化问题需要同时满足以下条件：
4.如权利要求3所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述目标函数数学模型为：
5.如权利要求3所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述开口边梁承载能力约束条件为：
6.如权利要求3所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述支撑隔框刚度约束条件为：
7.如权利要求6所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述跨度系数满足：
8.如权利要求1所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述开口边梁剖面回转半径与其厚
...【技术特征摘要】
1.一种开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述支撑隔框和开口边梁的剖面均为矩形，所述支撑隔框的结构参数包括：高度h1、宽度w1、厚度为t1；
3.如权利要求2所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述优化问题需要同时满足以下条件：
4.如权利要求3所述的开口边梁与支撑隔框组合结构的刚度匹配优化方法，其特征在于，所述目标函数数学模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦杰，李鹏，张世尧，李明强，
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：
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