一种薄壁机匣新型加强筋布局设计方法技术

一种薄壁机匣新型加强筋布局设计方法，其特征在于：利用锥面螺旋线在圆锥面机匣外表面开展加强筋布局设计；利用柱面螺旋线、锥面螺旋线和柱面螺旋线在圆锥面与圆柱面结合的机匣外表面开展加强筋布局设计；利用锥面螺旋线控制规律，控制锥面螺旋线在圆锥面机匣外表面上的起点和终点位置；利用柱面螺旋线控制规律，控制柱面螺旋线在圆柱面机匣外表面上的起点和终点位置；利用锥面螺旋线和柱面螺旋线控制规律，控制锥面螺旋线和柱面螺旋线在圆锥面、圆柱面结合的机匣外表面上的起点和终点位置；本发明专利技术的优点：可快速修改不同加强筋布局，适用于圆锥面机匣、圆柱面机匣以及圆锥面、圆柱面结合的机匣外表面加强筋布局设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及结构设计领域，特别涉及了。
技术介绍
随着钛合金和先进复合材料的广泛应用及其结构先进制造工艺的发展，钛合金和复合材料加筋格栅机匣结构以其优良承载和抗损伤能力以及低成本制造等独特的优点已成为近当代航空、航天、船舶和高速运载机械中最有竞争性的先进结构形式之一。就加强筋布局设计而言，目前多采用直线或圆周线控制加强筋的布局设计，但在利用螺旋线控制加强筋布局设计方面尚属空白。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计出的加强筋布局形式相较于传统矩形网格加强筋形式， 可以更好地传递扭矩和弯矩，提高机匣筒体刚度和各向加强筋的利用效率，特提供了。本专利技术提供了，其特征在于利用锥面螺旋线I在圆锥面机匣3外表面开展加强筋布局设计；利用柱面螺旋线2在圆柱面机匣4外表面开展加强筋布局设计；利用锥面螺旋线I和柱面螺旋线2在圆锥面、圆柱面结合的机匣5外表面开展加强筋布局设计；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线I控制规律，控制锥面螺旋线I在圆锥面机匣3外表面上的起点和终点位置；在选定的坐标系下，利用柱面螺旋线2控制规律，控制柱面螺旋线2在圆柱面机匣4外表面上的起点和终点位置；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线I和柱面螺旋线2控制规律，控制锥面螺旋线I和柱面螺旋线2在圆锥面、圆柱面结合的机匣5外表面上的起点和终点位置；在图2所示坐标系，符合右手定则，按公式101设计圆锥面机匣等格栅加强筋布局;权利要求1.，其特征在于利用锥面螺旋线(I)在圆锥面机匣(3)外表面开展加强筋布局设计；利用柱面螺旋线(2)在圆柱面机匣(4)外表面开展加强筋布局设计；利用锥面螺旋线(I)和柱面螺旋线(2)在圆锥面、圆柱面结合的机匣(5)外表面开展加强筋布局设计；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线(I)控制规律，控制锥面螺旋线(I)在圆锥面机匣(3)外表面上的起点和終点位置；在选定的坐标系下，利用柱面螺旋线(2)控制规律，控制柱面螺旋线(2)在圆柱面机匣(4)外表面上的起点和終点位置；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线(I)和柱面螺旋线(2)控制规律，控制锥面螺旋线(I)和柱面螺旋线(2)在圆锥面、圆柱面结合的机匣(5)外表面上的起点和終点位置； 在坐标系中，符合右手定则，按公式(101)设计圆锥面机匣等格栅加强筋布局；全文摘要，其特征在于利用锥面螺旋线在圆锥面机匣外表面开展加强筋布局设计；利用柱面螺旋线、锥面螺旋线和柱面螺旋线在圆锥面与圆柱面结合的机匣外表面开展加强筋布局设计；利用锥面螺旋线控制规律，控制锥面螺旋线在圆锥面机匣外表面上的起点和终点位置；利用柱面螺旋线控制规律，控制柱面螺旋线在圆柱面机匣外表面上的起点和终点位置；利用锥面螺旋线和柱面螺旋线控制规律，控制锥面螺旋线和柱面螺旋线在圆锥面、圆柱面结合的机匣外表面上的起点和终点位置；本专利技术的优点可快速修改不同加强筋布局，适用于圆锥面机匣、圆柱面机匣以及圆锥面、圆柱面结合的机匣外表面加强筋布局设计。文档编号F16M1/00GK102954318SQ201210441460公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日专利技术者刘宇, 吕春光, 邱明星, 田静, 贾智元, 李健, 王东, 石峰 申请人:中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄壁机匣新型加强筋布局设计方法，其特征在于：利用锥面螺旋线（1）在圆锥面机匣（3）外表面开展加强筋布局设计；利用柱面螺旋线（2）在圆柱面机匣（4）外表面开展加强筋布局设计；利用锥面螺旋线（1）和柱面螺旋线（2）在圆锥面、圆柱面结合的机匣（5）外表面开展加强筋布局设计；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线（1）控制规律，控制锥面螺旋线（1）在圆锥面机匣（3）外表面上的起点和终点位置；在选定的坐标系下，利用柱面螺旋线（2）控制规律，控制柱面螺旋线（2）在圆柱面机匣（4）外表面上的起点和终点位置；在选定的坐标系下，利用锥面螺旋线（1）和柱面螺旋线（2）控制规律，控制锥面螺旋线（1）和柱面螺旋线（2）在圆锥面、圆柱面结合的机匣（5）外表面上的起点和终点位置；在坐标系中，符合右手定则，按公式（101）设计圆锥面机匣等格栅加强筋布局；X=ρ·sinα0cosθY=ρ·sinα0sinθZ＝(ρ?ρ0)·cosα0ρ=ρ0·e(θ·sinα0tanβ)---(101)式中ρ——圆锥面机匣筒体外壁面上任一点到圆锥顶点的距离ρ0——圆锥面机匣筒体进口截面外缘上任一点到圆锥顶点的距离α0——圆锥面机匣扩张角，即圆锥面半顶角θ——锥面螺旋线上某点相对螺旋线起点，绕Z轴旋转的 角度，用弧度表示β——锥面螺旋线的螺旋角，对于等格栅网格，β=60°在坐标系中，符合右手定则，按公式（102）设计圆柱面机匣等格栅加强筋布局；X＝R·cosθY＝R·sinθZ=R·θ·cotβ???????????（102）式中R——圆柱面机匣筒体外径θ——柱面螺旋线上某点相对螺旋线起点，绕Z轴旋转的角度，用弧度表示β——柱面螺旋线的螺旋角，对于等格栅网格，β=60°在坐标系中，符合右手定则，按公式（103）、（104）设计圆锥面、圆柱面结合的机匣等格栅加强筋布局；锥面螺旋线X＝ρ·sinα0cosθY＝ρ·sinα0sinθZ＝(ρ?ρ0)·cosα0ρ=ρ0e(θ·sinα0tanβ)---(103)式中ρ——圆锥面机匣筒体外壁面上任一点到圆锥顶点的距离ρ0——圆锥面机匣筒体出口截面外缘上任一点到圆锥顶点的距离α0——圆锥面机匣扩张角，即圆锥面半顶角θ——锥面螺旋线上某点相对螺旋线起点，绕Z轴旋转的角度，用弧度表示β——锥面螺旋线的螺旋角，对于等格栅网格，β=60°柱面螺旋线X＝R·cosθY＝R·sinθZ=R·θ·cotβ?????????????（104）式中R——圆柱面机匣筒体外径θ——柱面螺旋线上某点相对螺旋线起点，绕Z轴旋转的角度，用弧度表示β——柱面螺旋线的螺旋角，对于等格栅网格，β=60°在确定了圆锥面机匣、圆柱面机匣或圆锥面、圆柱面结合的机匣的基本尺寸后，公式（101）和（102）中的ρ0、α0、β、R均为常数，而唯一的自变量θ的设置将直接影响加强筋布局的结构设计结果；变量θ影响螺旋线起点和终点绕Z轴旋转的角向位置和螺旋线长度，可用公式（105）表示：式中θ0——柱面螺旋线起点绕Z轴旋转的角向位置，用弧度表示——整条柱面螺旋线绕Z轴旋转的角度，用弧度表示t——取值在[0,1]之间：当t=0时，θ=θ0，表示螺旋线起点绕Z轴旋转的角向位置；当t=1时，表示螺旋线终点绕Z轴旋转的角向位置；当0＜t＜1时，θ可以表示螺旋线上起点与终点之间任意一点绕Z轴旋转的角向位置在利用公式（101）～（104）设计机匣等格栅加强筋布局时需注 意以下几点：公式（101）～（104）的利用需满足在坐标系下，对于圆锥面机匣和圆柱面机匣，坐标系XC?YC平面与机匣进口截面重合，原点设置在机匣进口截面圆心上；对于圆锥面、圆柱面结合的机匣，为保证加强筋在圆锥面和圆柱面交界处的连续性，坐标系XC?YC平面与圆锥面和圆柱面交界面重合，原点设置在交界面圆心上；公式（105）中共有θ0和两个自变量，一般地，为保证加强筋在机匣上分布的对称性，并方便建模，θ0可取值0；同时，考虑到螺旋线应贯穿整个机匣外表面，可在之间取值；利用公式（101）～（105）设计出的是一条机匣表面贯穿机匣进出口截面的加强筋引导线，后续还需要根据机匣强度计算分析结果，得到合适的加强筋截面高度、宽度。FDA00002371193600031.jpg,FDA00002371193600032.jpg,FDA00002371193600033.jpg,FDA00002371193600041.jpg,FDA00002371193600042.jpg,FDA00002371193600043.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，吕春光，邱明星，田静，贾智元，李健，王东，石峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所，
类型：发明
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