【技术实现步骤摘要】
本申请属于飞机结构设计领域，特别涉及一种加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法。
技术介绍
1、大开口结构切断了飞机结构传力路线，是飞机设计的难点。常规的圆形机身大开口由少量的设计依据，而矩形开口是特殊的舱体开口，为一种新型的结构形式，型号设计中缺乏设计经验，且飞机设计资料中缺乏该中类型结构的介绍。
2、强度设计时可以利用有限元的方法求出结构的扭转变形，有限元计算时，模型元素种类选取，规模、边界条件等都对计算结果有影响。所得有限元结构的正确性无法判断，缺乏解析解的理论支持，得不到影响扭转变形的关键因素，对控制扭转变形缺乏有力的数据支持。
3、现有技术中存在加强型矩形薄壁机身大开口结构扭转变形计算方法，应用该方法可以快速得到扭转载荷下加强型矩形机身大开口结构的扭转变形。该方法在开口区结构长度大、边梁面积适中时有较高的计算精度，满足工程实际的要求。然而当边梁面积较大、机身开口段长度较短时，所得计算结果与有限元计算变形存在一定的误差。
4、因此希望有一种方法可以对原有结果进行修正，考虑剪切变形对扭转角的影响，修正结果对于任意尺寸下的结构都具有较高的计算精度。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，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：一种加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，包括：
3、根据机身矩形开口结构的实际构型建立矩形剖面机身开口结构的扭转
4、构建剖面特性相关参数表达式，所述剖面特性相关参数包括主极点距开口上蒙皮的距离、扭转剪应力不均匀系数中间变量、截面的极惯性矩、扭转剪应力不均匀系数、扭转角修正系数、修正后的最大扭转角，根据上述计算参数得到及相关表达式得到主极点距开口上蒙皮的距离、扭转剪应力不均匀系数中间变量、截面的极惯性矩，根据扭转剪应力不均匀系数中间变量及相关表达式得到扭转剪应力不均匀系数，根据扭转剪应力不均匀系数及相关表达式得到扭转角修正系数，最后，根据扭转角修正系数及相关表达式得到修正后的最大扭转角；
5、确定关键点距离主极点的距离，根据所述距离及最大的修正滚转角得到关键点的扭转变形。
6、进一步的，所述扭转模型的坐标系x轴沿着大开口结构的长度方向，z轴在剖面对称面内垂直x轴向上为正，y轴符合右手坐标系，坐标原点o位于加载端，且距离上蒙皮的距离为h/2；
7、所述计算参数包括：矩形开口剖面宽度b、矩形开口剖面高度h、开口区长度l、矩形开口剖面壁厚δ、外载荷扭矩mt、左侧和右侧上边梁集中面积fup、左侧和右侧下边梁集中面积fdown。
8、进一步的，所述主极点距开口上蒙皮的距离m表达式为：
9、
10、进一步的，所述扭转剪应力不均匀系数中间变量包括中间变量β1和β2，中间变量β1的表达式为：
11、
12、中间变量β2的表达式为：
13、
14、进一步的，所述截面的极惯性矩表达式为：
15、
16、所述主扇形惯性矩矩表达式为：
17、
18、进一步的，所述扭转剪应力不均匀系数表达式为：
19、
20、进一步的，所述扭转角修正系数表达式为：式中，e材料弹性模量，g为材料的剪切模量。
21、进一步的，所述修正后的最大扭转角表达式为：
22、进一步的，所述关键点距离主极点的距离包括：
23、左、右侧上边梁距主极点的距离rz1＝m；
24、左、右侧下边梁距主极点的距离的rz2＝m+h；
25、左侧边梁距主极点的距离
26、右侧边梁距主极点的距离
27、进一步的，所述关键点的扭转变形包括：
28、左、右侧上边梁沿着y轴的扭转变形为：
29、左、右侧下边梁沿着y轴的扭转变形为：
30、左、右上边梁沿着z轴的扭转变形分别为：
31、左、右下边梁沿着z轴的扭转变形分别为：
32、本申请通过对飞机矩形剖面机身下部大开口结构进行了扭转载荷下的理论分析，得到了该类型结构扭转变形的表达式，可以得到影响扭转变形的关键参数，为控制扭转变形提供了理论支持，弥补了常规手段的不足。
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1.一种加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转模型的坐标系x轴沿着大开口结构的长度方向，z轴在剖面对称面内垂直x轴向上为正，y轴符合右手坐标系，坐标原点o位于加载端，且距离上蒙皮的距离为h/2；
3.如权利要求2所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述主极点距开口上蒙皮的距离m表达式为：
4.如权利要求3所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转剪应力不均匀系数中间变量包括中间变量β1和β2，中间变量β1的表达式为：
5.如权利要求4所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述截面的极惯性矩表达式为：
6.如权利要求5所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转剪应力不均匀系数表达式为：
7.如权利要求6所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转角修正系数表达式为：式中，
8.如权利要求7所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述修正后的最大扭转角表达式为：
9.如权利要求8所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述关键点距离主极点的距离包括：
10.如权利要求9所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述关键点的扭转变形包括：
...【技术特征摘要】
1.一种加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转模型的坐标系x轴沿着大开口结构的长度方向，z轴在剖面对称面内垂直x轴向上为正，y轴符合右手坐标系，坐标原点o位于加载端，且距离上蒙皮的距离为h/2；
3.如权利要求2所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述主极点距开口上蒙皮的距离m表达式为：
4.如权利要求3所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法，其特征在于，所述扭转剪应力不均匀系数中间变量包括中间变量β1和β2，中间变量β1的表达式为：
5.如权利要求4所述的加强型机身矩形开口结构扭转变形精确计算方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏雁飞，薛应举，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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