【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机结构强度设计领域，具体地说，涉及一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法及系统。
技术介绍
1、现代飞机，尤其是在民机结构设计中，壁板结构是主要承载部件之一。壁板结构，通常意义上指包含蒙皮和长桁的组合结构，在全机传载中主要传递轴向载荷。从结构形式看，长桁截面有z型，j型，t型等，如何在多种截面构型中确定匹配目标需求的合理方案，除了工艺、成本等约束条件外，承载能力的强弱是设计师选型的重要考虑因素。在飞机方案设计阶段，机身长桁截面形式种类繁多，同截面形式下尺寸分布广泛，因此用于机身长桁承载能力的快速评估方案和评估工具尤为重要。目前项目实践中，该类结构承载能力计算主要依赖设计人员依照计算步骤逐条在计算表格中编写公式代入计算，存在以下问题：一是大量的特征参数和计算方法通过表格编辑公式，工作量大且参数引用容易出错；二是部分参数随输入参数的变化重新目视查询特定曲线，存在查询效率低且目视查询存在人为误差的问题；三是评估过程中部分参数采用迭代法获取，传统方法实现需多次依靠人工判断，影响评估效率。
技术实现思路
1、本专利技术针对通过表格编辑公式，工作量大且参数引用容易出错、查询效率低且目视查询存在人为误差、评估效率低的问题，提出一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法及系统，首先通过输入的长桁结构承载参数，确定出长珩结构适应的破坏准则，其次计算出对应破坏准则下的压缩许用值，然后计算出长桁结构压缩承载许用应力，得到长桁结构承载能力，最后在excel设定区域输
2、一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：在excel中输入长桁结构承载参数；
4、步骤s2：在excel表格中嵌入计算函数，根据输入的长桁结构承载参数计算长桁结构长细比φ；
5、步骤s3：根据步骤s2计算的长细比φ，判断待评估长桁结构适用的破坏准则，计算对应的破坏准则下长桁结构的压缩许用值σcp；
6、步骤s4：计算长桁材料压缩屈服许用值σcy和蒙皮钉间失稳许用值σr，比较压缩许用值σcp、长桁材料压缩屈服许用值σcy、蒙皮钉间失稳许用值σr的大小，将最小值作为长桁结构压缩承载许用应力[σc]；
7、步骤s5：根据步骤s4计算出的长桁结构压缩承载许用应力[σc]，计算长桁结构承载能力，在excel设定区域输出长桁结构承载能力评估结果。
8、为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤s3中所述破坏准则包括压损破坏准则、塑性失稳破坏准则、弹性弯曲失稳破坏准则。
9、为了更好地实现本专利技术，进一步地，在所述压损破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：首先采用板元法，根据长桁压缩弹性模量echc、长桁材料压缩屈服许用值σcy，计算出每一块板元的压损应力σcci，然后根据计算出的压损应力σcci、第i个板元的宽度bi、第i个板元的厚度ti、板元编号i、组成剖面的板元个数n，得到长桁结构压损许用值σcca。
10、为了更好地实现本专利技术，进一步地，在所述塑性失稳破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：根据长桁结构压缩许用值σcca、长桁压缩弹性模量echc、特征长细比φ1，计算出长桁结构塑性失稳许用值σccb。
11、为了更好地实现本专利技术，进一步地，在所述弹性弯曲失稳破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：根据长桁压缩弹性模量echc、特征长细比φ1，计算出长桁结构弹性弯曲失稳许用值σccc。
12、为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤s2中所述计算长桁结构的长细比φ的具体操作为：根据长桁及有效蒙皮组合初始截面面积a0、长桁及有效蒙皮组合初始截面惯性矩i0、长桁结构长度l、端部支持系数d，计算出长桁结构的长细比φ。
13、为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤s3中的判断准则为：当φ≤20时，为压损破坏；当20＜φ＜60时，为塑性失稳破坏；当φ≥60时，为弹性弯曲失稳破坏。
14、为了更好地实现本专利技术，进一步地，计算步骤s4中蒙皮钉间失稳许用值σr的具体操作为：根据钉间失稳端部支持系数c、塑性修正系数η、蒙皮泊松比μ、连钉处蒙皮厚度tmp1、钉间距s、蒙皮弹性模量emp，计算出蒙皮钉间失稳许用值σr。
15、为了更好地实现本专利技术，进一步地，步骤s5中所述长桁承载能力包括受拉承载能力、受压承载能力。
16、为了更好地实现本专利技术，进一步地，计算受拉承载能力的具体操作为：根据材料缩减系数kn、长桁材料拉伸极限应力σtu、长桁本体净面积anet，计算出长桁结构受拉承载能力[pt]。
17、为了更好地实现本专利技术，进一步地，计算受拉承载能力的具体操作为：根据长桁本体截面积ach、长桁结构压缩承载许用应力[σc]，计算出长桁结构受拉承载能力[pc]。
18、为了更好地实现本专利技术，进一步地，基于上述提出的基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，提出一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估系统，包括输入单元、材料及紧固件数据库单元、过程计算单元、输出单元；
19、所述输入单元，用于在excel中输入用于评估承载能力的长桁结构承载参数；
20、所述材料及紧固件数据库单元，用于储存用户手动输入或编写函数导入的常用材料信息和紧固件信息；
21、所述过程计算单元包括压缩许用计算模块、承载能力计算模块；
22、所述压缩许用计算模块，用于计算长桁结构压损许用值σcca、长桁结构塑性失稳许用值σccb、长桁结构弹性弯曲失稳许用值σccc、长桁材料压缩屈服许用值σcy、蒙皮钉间失稳许用值σr；所述承载能力计算模块，用于计算长桁结构受拉承载能力[pt]、长桁结构受拉承载能力[pc]；
23、所述输出单元，用于在excel设定位置输出长桁结构承载能力评估结果。
24、本专利技术具有以下有益效果：
25、(1)本专利技术无需建立有限元模型，依据结构本身参数做评估，即快速评估的上游输入为真实的结构特性参数，而非有限元计算结果，基于结构特征即可快速获取其承载能力，固化过程中典型的计算公式、计算判断，实现了机身长桁承载能力的快速评估，尤其在多种长桁截面形式，同类长桁截面的不同尺寸构型等方案评估时，能够有效缩短评估时间，提高方案迭代效率。
26、(2)本专利技术承载能力评估结果为载荷，而非剩余强度，剩余强度侧重与强度设计人员的强度计算校核载荷结果可作为结构设计人员在长桁截面选型的数据支撑之一，实现结构选型前的承载能力评估。
27、(3)本专利技术通过对特定曲线建立拟合数据库，实现了在查询时无需通过目视手段即可快速获取，提高了查询效率，同时避本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤S3中所述破坏准则包括压损破坏准则、塑性失稳破坏准则、弹性弯曲失稳破坏准则。
3.如权利要求2所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，在所述压损破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：首先采用板元法，根据长桁压缩弹性模量Echc、长桁材料压缩屈服许用值σcy，计算出每一块板元的压损应力σcci，然后根据计算出的压损应力σcci、第i个板元的宽度bi、第i个板元的厚度ti、板元编号i、组成剖面的板元个数n，得到长桁结构压损许用值σcca。
4.如权利要求2所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，在所述塑性失稳破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：根据长桁结构压缩许用值σcca、长桁压缩弹性模量Echc、特征长细比φ1，计算出长桁结构塑性失稳许用值σccb。
5.如权利要求2所述的一种基于Excel
6.如权利要求1所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤S2中所述计算长桁结构的长细比φ的具体操作为：根据长桁及有效蒙皮组合初始截面面积A0、长桁及有效蒙皮组合初始截面惯性矩I0、长桁结构长度L、端部支持系数D，计算出长桁结构的长细比φ。
7.如权利要求1所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤S3中的判断准则为：当φ＜20时，为压损破坏；当20＜φ＜60时，为塑性失稳破坏；当φ≥60时，为弹性弯曲失稳破坏。
8.如权利要求1所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，计算步骤S4中蒙皮钉间失稳许用值σr的具体操作为：根据钉间失稳端部支持系数C、塑性修正系数η、蒙皮泊松比μ、连钉处蒙皮厚度tmp1、钉间距s、蒙皮弹性模量Emp，计算出蒙皮钉间失稳许用值σr。
9.如权利要求1所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤S5中所述长桁承载能力包括受拉承载能力、受压承载能力。
10.如权利要求8所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，计算受拉承载能力的具体操作为：根据材料缩减系数Kn、长桁材料拉伸极限应力σtu、长桁本体净面积Anet，计算出长珩结构受拉承载能力[Pt]。
11.如权利要求8所述的一种基于Excel VBA的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，计算受拉承载能力的具体操作为：根据长桁本体截面积Ach、长桁结构压缩承载许用应力[σc]，计算出长珩结构受拉承载能力[Pc]。
12.一种基于ExcelVBA的长桁结构承载能力评估系统，其特征在于，包括输入单元、材料及紧固件数据库单元、过程计算单元、输出单元；
...【技术特征摘要】
1.一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤s3中所述破坏准则包括压损破坏准则、塑性失稳破坏准则、弹性弯曲失稳破坏准则。
3.如权利要求2所述的一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，在所述压损破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：首先采用板元法，根据长桁压缩弹性模量echc、长桁材料压缩屈服许用值σcy，计算出每一块板元的压损应力σcci，然后根据计算出的压损应力σcci、第i个板元的宽度bi、第i个板元的厚度ti、板元编号i、组成剖面的板元个数n，得到长桁结构压损许用值σcca。
4.如权利要求2所述的一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，在所述塑性失稳破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：根据长桁结构压缩许用值σcca、长桁压缩弹性模量echc、特征长细比φ1，计算出长桁结构塑性失稳许用值σccb。
5.如权利要求2所述的一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，在所述弹性弯曲失稳破坏准则下计算压缩许用值的具体操作为：根据长桁压缩弹性模量echc、特征长细比φ1，计算出长桁结构弹性弯曲失稳许用值σccc。
6.如权利要求1所述的一种基于excel vba的长桁结构承载能力评估方法，其特征在于，步骤s2中所述计算长桁结构的长细比φ的具体操作为：根据长桁及有效蒙皮组合初始截面面积a0、长桁及有...
【专利技术属性】
技术研发人员：何玉金，朱小龙，闫伟，谭秋婕，唐维，刘晓明，陈晓峰，王玖，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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