一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法，包括设计整体内侧板对称结构件及整体外侧板对称结构件，在考核区域通过连接螺栓连接，并在考核区域设置两个防弯侧板形成单搭接结构防弯试验件。通过本发明的一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法将一个单搭接结构设计成含有两个单搭接面、两个整体的对称式试验件的连接结构形式，解决了单搭接结构面外弯曲不易消除这一技术瓶颈。本发明采用的理论依据正确，工程概念明确，传力路线明晰，试验件设计简单，试验实施方便最后有效解决了飞机单搭接结构试验件防弯约束难以有效实施这一难题。
【专利说明】
一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法
技术领域
[0001]本发明属于航空疲劳损伤容限试验领域，尤其涉及一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法。【背景技术】
[0002]在飞机结构中，单搭接结构形式很常见，如图1所示。但是对单搭接结构的试验验证比较少，究其原因，主要是由于单搭接结构试验件不易设计，尤其是单搭接试验件面外弯曲不易消除。以前设计单搭接试验时，有些采取增大试验件规模，借助于机体框段实现其自身弯矩平衡，有些采取小规模的试片级试验件，借助于防弯夹具防止单搭接结构的面外弯曲，往往由于防弯夹具设计或使用不当导致试验失真。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法，解决目前的单搭接结构试验件在试验时容易弯曲、或采用夹具使试验失真的问题。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法，包括以下步骤:
[0005]步骤一、根据试验要求从真实搭接结构中截取搭接考核部位内侧板、外侧板的结构尺寸；
[0006]步骤二、将步骤一得到的内侧板进行内侧板整体对称式设计;所述内侧板整体对称式设计步骤为
[0007]1)沿内侧板纵向延长，延长后长度为内侧板长度的N倍，在内侧板平面法线方向偏移h距离处作为对称轴线并建立与内侧板对称的对称内侧板，其中偏移方向为远离外侧板的方向；
[0008]2)在内侧板与对称内侧板的非考核区域设计内侧板加筋板，并将内侧板、对称内侧板、内侧板加筋板组成一整体内侧板对称结构件；
[0009]步骤三、将步骤一得到的外侧板进行外侧板整体对称式设计;所述外侧板整体对称式设计步骤为
[0010]3)沿外侧板纵向延长，延长后长度为外侧板长度的N倍，在外侧板平面法线方向偏移h+b距离处作对称轴线并建立与外侧板对称的对称外侧板，其中偏移方向为靠近所述对称内侧板的方向；
[0011]4)在外侧板与对称外侧板的非考核区域设计外侧板加筋板，并将外侧板、对称外侧板、外侧板加筋板组成一整体外侧板对称结构件；
[0012]步骤四、将步骤二得到的整体内侧板对称结构件、步骤三得到的整体外侧板对称结构件通过连接螺栓连接于考核部位，即形成整体搭接对称结构试验件；
[0013]步骤五、将整体内侧板对称结构件上端固定支持，在整体外侧板对称结构件下端施加载荷，并在整体内侧板对称结构件内部考核部位空腔区域上下施加两个防弯侧板，即形成单搭接结构防弯试验件；
[0014]其中，h为连接螺栓长度，b为内侧板厚度。
[0015]进一步地，步骤二中，N=2。
[0016]本发明还提供一种整体搭接对称结构试验件，如上述的飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法所设计的整体搭接对称结构试验件，其包括内侧板、对称内侧板、内侧板加筋板、外侧板、对称外侧板、外侧板加筋板及连接螺栓。
[0017]本发明还提供一种单搭接结构防弯试验件，所述单搭接结构防弯试验件包括上述的整体搭接对称结构试验件及两个防弯侧板(4)。
[0018]通过本发明的一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法将一个单搭接结构设计成含有两个单搭接面、两个整体的对称式试验件的连接结构形式，解决了单搭接结构面外弯曲不易消除这一技术瓶颈。本发明采用的理论依据正确，工程概念明确，传力路线明晰，试验件设计简单，试验实施方便最后有效解决了飞机单搭接结构试验件防弯约束难以有效实施这一难题。
【附图说明】
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0020]图1为现有技术的单搭接结构示意图；
[0021]图2为本发明的内侧板及对称内侧板连接示意图；
[0022]图3为本发明的外侧板及对称外侧板连接示意图；
[0023]图4为本发明的整体搭接对称结构试验件示意图；
[0024]图5为本发明的单搭接结构防弯试验件示意图；
[0025 ]其中，1-内侧板，11 -对称内侧板，12 -内侧板加筋板，2 -外侧板，21 -对称外侧板，22-外侧板加筋板，3-连接螺栓，4-防弯侧板，5-约束端，6-加载端。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0028]如图2至图3所示，在本实施例中连接螺栓个数为6个，螺栓直径d = 8mm，螺栓长度h=25mm，内侧板厚度b = 6mm。
[0029]步骤一、根据试验要求从真实搭接结构中截取搭接考核部位内侧板1、外侧板2的结构尺寸，板长度为L = 20d = 160mm;[〇〇3〇] 步骤二、将步骤一得到的内侧板进行整体对称式设计，纵向长度为3L = 480mm，内侧板1与对称内侧板11之间距离为5 0mm，在内侧板1的非考核区域设计内侧板加筋板12，且通过内侧板加筋板12将内侧板1与对称内侧板12连接，最后将内侧板1、对称内侧板11、内侧板加筋板12组成一整体内侧板对称结构件；[〇〇31] 步骤三、将步骤一得到的外侧板进行整体对称式设计，纵向长度为3L = 480mm，夕卜侦贩2与对称外侧板21之间距离为6 2mm，在外侧板2的非考核区域设计外侧板加筋板2 2，且通过外侧板加筋板22将外侧板2与对称外侧板21连接，最后将外侧板2、对称外侧板21、外侧板加筋板22组成一整体外侧板对称结构件；
[0032]步骤四、将步骤二得到的整体内侧板对称结构件、步骤三得到的整体外侧板对称结构件通过连接螺栓连接，即可形成整体搭接对称结构试验件；
[0033]步骤五、将整体内侧板对称结构件上端固定支持，在整体外侧板对称结构件下端施加载荷，并在整体内侧板对称结构件内部考核区域上下施加两个防弯侧板4,即形成试验用单搭接结构防弯试验件。
[0034]另外本发明还提供了一种整体搭接对称结构试验件，采用如上述飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法所设计，整体搭接对称结构试验件包括内侧板(1 )、对称内侧板 (11)、内侧板加筋板(12)、外侧板(2)、对称外侧板(21)、外侧板加筋板(22)及连接螺栓(3); 在整体搭接对称结构试验件中，内侧板、对称内侧板及内侧板加筋板组成的内侧板对称结构件置于外侧板对称结构件里(其由外侧板、对称外侧板及外侧板加筋板组成)，且内侧板加筋板与外侧板加筋板在连接螺栓3的两侧，如图4所示。此外，本发明还提供一种单搭接结构防弯试验件，其包括上述的整体搭接对称结构试验件及两个防弯侧板4，两个防弯侧板置于内侧板1及对称内侧板11之间的区域，如图5所示。两个防弯侧板之间的内侧板、外侧板、 对称内侧板及对称外侧板的区域为考核区域。单搭接结构防弯试验件的上端(基于图中方位，即内侧板及对称内侧板的上端)固定连接于试验机或其他固定面成为约束端5,下端为加载端6。在本实施例中，由于施加的载荷为竖直方向，在连接螺栓3部位会产生水平方向的弯曲力，采用常规方法则试验件弯曲，但采用本发明所设计的单搭接结构防弯试验件由于采用对称设计，水平方向产生的弯曲力会有两股且方向相反，相反的弯曲力由中间部分的防弯侧板承受，故不会产生弯曲。
[0035]本发明的一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法给出了整体对称式自身弯矩平衡的试验件设计方法，本发明针对飞机单搭接结构试验件防弯约束难以有效实施这一难题，通过将单搭接结构的两层板分别设计成两个整体对称式试验件，并将两个整体对称式试验件通过螺栓连接，从而实现内侧板与外侧板的单搭接。本发明充分利用对称结构弯矩自身平衡这一力学原理，将一个单搭接结构设计成含有两个单搭接面、两个整体的对称式试验件的连接结构形式，解决了单搭接结构面外弯曲不易消除这一技术瓶颈。本发明采用的理论依据正确，工程概念明确，传力路线明晰，试验件设计简单，试验实施方便最后有效解决了飞机单搭接结构试验件防弯约束难以有效实施这一难题。
[0036]以上所述，仅为本发明的最优【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、根据试验要求从真实搭接结构中截取搭接考核部位内侧板(I)、外侧板(2)的结构尺寸； 步骤二、将步骤一得到的内侧板进行内侧板整体对称式设计;所述内侧板整体对称式设计步骤为 1)沿内侧板(I)纵向延长，延长后长度为内侧板(I)长度的N倍，在内侧板平面法线方向偏移h距离处作为对称轴线并建立与内侧板对称的对称内侧板(11)，其中偏移方向为远离外侧板的方向； 2)在内侧板与对称内侧板的非考核区域设计内侧板加筋板(12)，并将内侧板(1)、对称内侧板(11)、内侧板加筋板(12)组成一整体内侧板对称结构件； 步骤三、将步骤一得到的外侧板进行外侧板整体对称式设计;所述外侧板整体对称式设计步骤为 3)沿外侧板(2)纵向延长，延长后长度为外侧板长度的N倍，在外侧板平面法线方向偏移h+b距离处作对称轴线并建立与外侧板对称的对称外侧板(21)，其中偏移方向为靠近所述对称内侧板的方向； 4)在外侧板与对称外侧板的非考核区域设计外侧板加筋板(22)，并将外侧板(2)、对称外侧板(21)、外侧板加筋板(22)组成一整体外侧板对称结构件； 步骤四、将步骤二得到的整体内侧板对称结构件、步骤三得到的整体外侧板对称结构件通过连接螺栓(3)连接于考核区域，即形成整体搭接对称结构试验件； 步骤五、将整体内侧板对称结构件约束端(5)固定，在整体外侧板对称结构件加载端(6)施加载荷，并在整体内侧板对称结构件内部考核部位空腔区域上下施加两个防弯侧板，即形成单搭接结构防弯试验件； 其中，h为连接螺栓长度，b为内侧板厚度。2.根据权利要求1所述的飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法，其特征在于，步骤二中，N=3。3.一种整体搭接对称结构试验件，其特征在于，如权利要求1至2所述的飞机单搭接结构试验件的防弯设计方法所设计的整体搭接对称结构试验件，包括内侧板(1)、对称内侧板(11)、内侧板加筋板(12)、外侧板(2)、对称外侧板(21)、外侧板加筋板(22)及连接螺栓(3)。4.一种单搭接结构防弯试验件，其特征在于，所述单搭接结构防弯试验件包括如权利要求3所述的整体搭接对称结构试验件及两个防弯侧板(4)。
【文档编号】G01M13/00GK106017884SQ201610374269
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】翟新康, 宁宇, 王峰
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所