一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法和装置

技术领域

本发明属于飞机结构强度计算技术领域，具体涉及一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法和装置。

背景技术

传统飞机蒙皮构成机身的气动外形，维持机身良好的流线形，承受剪力和扭矩，并与长桁一起组成壁板承受两个平面内弯矩引起的轴力，强度计算主要考虑机身蒙皮在轴力、剪力作用下的静强度、疲劳强度。

水陆两栖飞机的机身下部为船体，使得水陆两栖飞机的机身蒙皮形状比传统飞机复杂，机身下部船底蒙皮还需要考虑船底水载荷的作用。

然而对于水陆两栖飞机这种外形复杂、受载严重的船底蒙皮的疲劳寿命的计算，计算时存在一定程度的几何非线性，且蒙皮应力中弯曲应力较大，弯曲应力对疲劳的影响不同于拉伸载荷，国内外均没有给出可供参考的疲劳寿命计算方法，因此难以对其进行尺寸定义和优化。

发明内容

本发明的目的是：提供一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法和装置,解决现有技术难以计算水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳寿命的问题。

本发明提供一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法，包括：

获取水陆两栖飞机船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力；

根据所述拉伸应力和弯曲应力，得到应力水平；

根据水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳额定强度截止值，确定船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值；

根据所述船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值和所述应力水平，获得船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳寿命。

可选的，所述获取水陆两栖飞机船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力，包括：

采用受压板的工程算法，获得水陆两栖飞机船底蒙皮的应力分布，得到船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力。

可选的，所述根据所述拉伸应力和弯曲应力，得到应力水平，包括：

将弯曲应力除以预设系数，得到修正后的弯曲应力；

根据修正后的弯曲应力和拉伸应力，得到应力水平。

可选的，所述根据修正后的弯曲应力和拉伸应力，得到应力水平，包括：

将修正后的弯曲应力和拉伸应力相加，得到应力水平

可选的，所述预设系数为1.2。

本发明还提供一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取装置，包括：

应力获取模块，用于获取水陆两栖飞机船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力；

应力水平获取模块，用于根据所述拉伸应力和弯曲应力，得到应力水平；

疲劳额定值获取模块，用于根据水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳额定强度截止值，确定船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值；

疲劳寿命获取模块，用于根据所述船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值和所述应力水平，获得船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳寿命。

可选的，所述应力获取模块具体用于：

采用受压板的工程算法，获得水陆两栖飞机船底蒙皮的应力分布，得到船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力。

可选的，所述应力水平获取模块具体用于：

将弯曲应力除以预设系数，得到修正后的弯曲应力；

根据修正后的弯曲应力和拉伸应力，得到应力水平。

可选的，所述应力水平获取模块具体用于：

将修正后的弯曲应力和拉伸应力相加，得到应力水平。

可选的，所述预设系数为1.2。

本发明提供一种水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法和装置，该方法包括：获取水陆两栖飞机船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力；根据所述拉伸应力和弯曲应力，得到应力水平；根据水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳额定强度截止值，确定船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值；根据所述船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值和所述应力水平，获得船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳寿命。通过分别获取拉伸应力和弯曲应力，再根据拉伸应力和弯曲应力获取应力水平，能够快速获得船底蒙皮疲劳寿命，以方便对船底蒙皮进行快速迭代、优化，使船底蒙皮的疲劳寿命满足飞机设计的要求。本发明所提供的水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳计算方法，流程清晰明了，可以用于指导水陆两栖飞机船底蒙皮的结构参数定义、疲劳计算，能够有效缩短设计成本和周期，具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法的流程示意图；

图2为本发明提供的船底蒙皮结构示意图；

图3为工程简化结构示意图。

附图标记说明：

1-船底蒙皮、2-龙骨梁、3-长桁、4-框。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的功用和目的，并且不被视为限制性解决方案，以下基于附图作进一步给出本发明实施例的详细说明。

如图2和3所示，其是本发明水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳计算方法所涉及到的蒙皮结构示意图。其中，船底蒙皮1位于机身底部，上部框4与船底蒙皮1之间通过长桁3分开，两侧壁板结构通过龙骨梁2对接。

本发明的技术方案是:由于气动载荷下，船底蒙皮应力水平较低，相对于水压载荷下的应力为小量，故忽略气动载荷，仅考虑水压载荷，建立水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳寿命计算方法，根据受压板的工程算法，获取水陆两栖飞机船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力，根据所述拉伸应力和弯曲应力，得到应力水平；根据水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳额定强度截止值，确定船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值；根据所述船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值和所述应力水平，获得船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳寿命，进而快速完成船底蒙皮优化。

所述的水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳计算方法，采用简化的平板受压工程算法，约束三个方向平动和转动，获得拉伸应力和弯曲应力。

所述的水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳计算方法，确定了船底蒙皮1个疲劳细节部位。

所述的水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳计算方法，在计算船底蒙皮1个疲劳细节时，应分别考虑拉伸、弯曲载荷对疲劳寿命的影响。

所述的水陆两栖飞机船底蒙皮的疲劳计算方法，根据船底蒙皮的疲劳额定强度截止值，确定船底蒙皮与长桁接触边缘处的疲劳额定值。

图1为本发明提供的水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳寿命获取方法的流程示意图，如图1所示，本发明水陆两栖飞机船底蒙皮疲劳计算方法，其具体实施时，过程如下：

步骤一、利用船底壁板结构，获取船底蒙皮的相关尺寸；

步骤二、利用受压板工程算法，输入水压载荷和相关尺寸，获得船底蒙皮的拉伸应力和弯曲应力；

步骤三、对弯曲应力进行修正，除以1.2的修正系数，修正后的应力和拉伸应力相加，获得蒙皮修正后应力；

步骤四、根据船底蒙皮的材料，获得蒙皮疲劳额定强度截止值，从而确定蒙皮与长桁边缘处的疲劳额定值；

步骤五、根据船底蒙皮修正后应力和细节疲劳额定值，获得船底蒙皮与长桁边缘处的疲劳寿命；

步骤六、船底蒙皮疲劳寿命与飞机设计目标寿命进行对比，若不满足，重新调整蒙皮厚度或长桁间距，获得新的应力和疲劳寿命，直至满足要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。