本申請屬于綜合強(qiáng)度設(shè)計(jì)，具體涉及一種基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)因其具有良好的彎曲剛度及重量優(yōu)勢，在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶作為局部失穩(wěn)的一種失效模式，其算法一直受到高度關(guān)注。其算法主要對上面板在單方向受壓及純剪切情況給出相應(yīng)計(jì)算公式，未給出復(fù)合載荷情況下的相應(yīng)處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：蜂窩夾層結(jié)構(gòu)受載形式一般均為承受復(fù)合載荷，為擴(kuò)展該算法在復(fù)合載荷情況下的應(yīng)用范圍，提出主應(yīng)力法解決復(fù)合載荷情況下的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶問題。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理方法，所述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)包括上面板、下面板，以及設(shè)置在所述上面板和所述下面板之間的蜂窩夾層；所述方法包括：

3、對蜂窩夾層結(jié)構(gòu)分類，得到金屬材料的面板和復(fù)合材料的面板；

4、對金屬材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第一剪切皺褶臨界應(yīng)力，基于所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；

5、對復(fù)合材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第二剪切皺褶臨界應(yīng)力，基于所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

6、優(yōu)選地，所述上面板和所述下面板均承受復(fù)合載荷，所述復(fù)合載荷包括承受x向應(yīng)力為σx、承受y向應(yīng)力為σy、承受剪切載荷為τxy。

7、優(yōu)選地，所述基于所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，包括：

8、若所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力大于等于第一閾值，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；

9、若所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力小于第一閾值，不滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

10、優(yōu)選地，所述基于所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，包括：

11、若所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力大于等于第二閾值，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；

12、若所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力小于第二閾值，不滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

13、優(yōu)選地，所述第一閾值與所述第二閾值不同。

14、優(yōu)選地，所述對金屬材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第一剪切皺褶臨界應(yīng)力，包括：

15、計(jì)算內(nèi)、外面板復(fù)合載荷受載狀態(tài)下主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力，確定主應(yīng)力方向及最大剪應(yīng)力方向的彈性模量，由于金屬面板為各向同性結(jié)構(gòu)，各方向彈性模量相等，分別計(jì)算內(nèi)、外面板主應(yīng)力狀態(tài)下的剪切褶皺臨界應(yīng)力及最大剪切應(yīng)力狀態(tài)下的剪切褶皺臨界應(yīng)力。

16、優(yōu)選地，所述對復(fù)合材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第二剪切皺褶臨界應(yīng)力，包括：

17、計(jì)算內(nèi)、外面板復(fù)合載荷受載狀態(tài)下主應(yīng)力及最大剪應(yīng)力，確定主應(yīng)力方向及最大剪應(yīng)力方向的彈性模量，由于復(fù)合材料面板為正交各向異性結(jié)構(gòu)，各方向彈性模量不同，分別計(jì)算內(nèi)、外面板主應(yīng)力狀態(tài)下的剪切褶皺臨界應(yīng)力及最大剪切應(yīng)力狀態(tài)下的剪切褶皺臨界應(yīng)力。

18、第二方面，本申請還提供了一種基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理裝置，所述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)包括上面板、下面板，以及設(shè)置在所述上面板和所述下面板之間的蜂窩夾層；所述裝置包括：

19、分類模塊，用于對蜂窩夾層結(jié)構(gòu)分類，得到金屬材料的面板和復(fù)合材料的面板；

20、第一處理模塊，用于對金屬材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第一剪切皺褶臨界應(yīng)力，以及基于所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；

21、第二處理模塊，用于對復(fù)合材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第二剪切皺褶臨界應(yīng)力，以及基于所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

22、本申請的有益技術(shù)效果：

23、本發(fā)明分別給出金屬材料面板、復(fù)合材料面板考慮復(fù)合載荷作用下的剪切褶皺處理方法。該方法以主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力為基礎(chǔ)，充分考慮復(fù)合載荷作用下的應(yīng)力狀態(tài)特點(diǎn)，完整的解決了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板在復(fù)合載荷作用下的剪切褶皺的計(jì)算問題。

24、該方法已在強(qiáng)度設(shè)計(jì)中在直升機(jī)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶失效中得到廣泛應(yīng)用，由于充分考慮了復(fù)合載荷帶來的影響，有效的控制了設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了分析的精準(zhǔn)度。

技術(shù)特征：

1.一種基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理方法，其特征在于，所述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)包括上面板、下面板，以及設(shè)置在所述上面板和所述下面板之間的蜂窩夾層；所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述上面板和所述下面板均承受復(fù)合載荷，所述復(fù)合載荷包括承受x向應(yīng)力為σx、承受y向應(yīng)力為σy、承受剪切載荷為τxy。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一閾值與所述第二閾值不同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對金屬材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第一剪切皺褶臨界應(yīng)力，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對復(fù)合材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第二剪切皺褶臨界應(yīng)力，包括：

8.一種基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理裝置，其特征在于，所述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)包括上面板、下面板，以及設(shè)置在所述上面板和所述下面板之間的蜂窩夾層；所述裝置包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理方法，包括：對蜂窩夾層結(jié)構(gòu)分類，得到金屬材料的面板和復(fù)合材料的面板；對金屬材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第一剪切皺褶臨界應(yīng)力，基于所述第一剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；對復(fù)合材料的面板進(jìn)行剪切褶皺失穩(wěn)的處理，得到第二剪切皺褶臨界應(yīng)力，基于所述第二剪切皺褶臨界應(yīng)力判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，本申請還提供了一種基于復(fù)合載荷蜂窩夾層結(jié)構(gòu)剪切皺褶處理裝置；本申請通過提出主應(yīng)力法解決蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在復(fù)合載荷情況下的剪切皺褶計(jì)算問題。

技術(shù)研發(fā)人員：李明忠,王利鵬,查丁平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5