一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法

技术领域

本发明属于航空结构力学领域，涉及一种复合材料机翼加筋壁板结构压缩 许用应变的确定方法。

背景技术

在对新研复合材料机翼加筋壁板结构开展强度分析时，需要进行压缩应变 的强度校核。如果压缩设计许用应变比较低，将直接影响机翼结构的设计重量， 降低整个飞机的经济性。之前的做法是采用100毫米×150毫米的平板开展冲击 后压缩试验，获得压缩设计许用应变。这种方法有如下缺点：第一，试验件设 计时，仅考虑了机翼加筋壁板结构的蒙皮铺层比例和铺层顺序，不含其它结构 特征；第二，该方法获得试验数据分散大，且获得的压缩设计许用应变低，影 响机翼结构的设计重量，降低飞机的经济性。因此改进机翼加筋壁板结构压缩 设计许用应变的确定方法，提高压缩设计许用应变是降低结构设计重量，提升 飞机经济性的有效方法。

发明内容

本申请的目的在于，针对现有技术存在的问题，提供一种复合材料机翼加 筋壁板结构压缩许用应变的确定方法及试验件结构。

1.一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法，所述的加筋壁 板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺 层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征在于包含以下 步骤：

1)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作二个以上的加筋壁板试验 件，每个试验件是等截面结构，不同试验件对应加筋壁板的不同截面；

2)对上述试验件进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应变 值；

3)根据步骤1)中每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度；

4)将试验件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵 坐标，建立坐标系；

5)将步骤2)中获得的每个试验件的破坏平均压缩应变值和步骤3)中计 算的每个试验件的截面刚度值代入步骤4)的坐标系中，形成刚度-应变曲线函 数；

6)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，依 据步骤5)中的刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用 应变值。

本申请还提供一种飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的试验件结构， 所述的加筋壁板含有蒙皮和长桁和肋，已知该加筋壁板的设计参数，包括蒙皮 铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、长桁间距和肋间距，其特征 在于，根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数，制作加筋壁板试验件，该试验 件的长度大于加筋壁板的肋间距，试验件的宽度大于二个长桁间距，试验件的 蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序及长桁间距与加筋壁板对 应，试验件是等截面结构，试验件的截面与加筋壁板的截面对应。

本申请的有益效果在于：本发明通过多组具有结构全部细节特征的大尺寸 试验件，将获得的应变数据进行曲线拟合，根据该刚度-应变曲线函数，按结构 最小剖面刚度，给出压缩设计许用应变，提高了新研飞机机翼加筋壁板结构压 缩设计许用应变，减轻了机翼的结构重量。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。

附图说明

图1是试验件结构示意图。

图2是试验件剖面结构示意图。

图3是刚度-应变曲线。

图中编号说明：1蒙皮、2长桁。图3的刚度-应变曲线中，横坐标上E的 单位为：MPa，A的单位为：毫米2，应变的单位为με。

具体实施方式

参见附图，本申请的飞机复合材料加筋壁板压缩许用应变值的确定方法， 是针对变截面的加筋壁板，该加筋壁板含有蒙皮1和长桁2和肋，已知该加筋 壁板的设计参数，包括蒙皮铺层比例和铺层顺序、长桁铺层比例和铺层顺序、 长桁间距和肋间距。首先根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数以及截面变化， 制作二个以上的加筋壁板试验件，每个试验件是等截面结构，不同试验件对应 加筋壁板的不同截面；选取的试验件越多，将会获取更多的实验数据，拟合的 刚度-应变曲线约精准。

对上述试验件分别进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应 变值；再根据每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度。再将试验 件的截面刚度值做为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值做为纵坐标，建立坐 标系，形成刚度-应变曲线函数；如图3所示。最后根据飞机复合材料加筋壁板 的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，再刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁 板截面刚度对应的压缩许用应变值。

下面以某飞机的机翼加筋壁板结构压缩设计许用应变为例,对本发明做进 一步详细说明。

1)根据机翼详细初步设计方案，选取两种参数的加筋壁板试验件，试验件 如图1所示，参数见表1，截面形状如图2所示；

表1

2)对于上述试验件进行压缩试验，分别获取每个试验件的破坏平均压缩应变值，试验 结果见表2；

表2

3)根据步骤1)中每个试验件的截面参数，计算每个试验件的截面刚度，结果如表3；

表3

4)将试验件的截面刚度值作为横坐标，试验件破坏平均压缩应变值作为纵坐标，建立 坐标系，如图3所示；

5)将步骤2)中获得的每个试验件的破坏平均压缩应变值和步骤3)中计算的每个试验 件的截面刚度值代入步骤4)的坐标系中，形成刚度－应变曲线函数，如图3所示；函数如下：

Y＝822.8ln(x)-11585

6)根据飞机复合材料加筋壁板的设计参数计算该加筋壁板的截面刚度，见表4；依据 步骤5)中的刚度-应变曲线函数，计算该加筋壁板截面刚度对应的压缩许用应变值。

表4

Y＝822.8ln(149032686.8)-11585＝3900。