【后掠机翼骨架强度校核计算案例2500字】

后掠机翼骨架强度校核计算案例机翼截面有桁条、梁腹板与凸缘、翼肋组合加强的薄蒙皮组成，由此产生的机翼结构通常由一个、两个或更多个闭室组成，并且是高度超静定的。在分析机翼截面时，只要承载正应力的蒙皮被允许加入现存的长桁/“实心桁”面积，就能完全理想化。在研究分析承受扭转、剪切载荷的多闭室机翼截面之前，可以先研究理想化的三个“实心桁”壳体。1.1弯曲在机翼中截取一理想化的截面作为计算模型，数字1、2、3、4、5、6分别代表六根“实心桁”，且所有正应力均由“实心桁”来承载，六根“实心桁”的横截面积分别为：B1=B引入方程σz=MyIxx−MxIIxx因此：σz“实心桁”y/mmσ116561.2223085.3320074.24-200-74.25-230-85.36-165-61.21.2扭转壁长度/mm厚度/mm剪切模量G/(N/mm2)闭室面积/mm212o16501.2224200AⅠ=25800012i5082.0327600AⅡ=35500013,247751.2224200AⅢ=161000343801.632760035,465080.9220700562540.9220700注：上标符号o和i用于区分连接两个相同“实心桁”的外壁和内壁。当上图所示的三闭室机翼截面受到11.3kN∙m的逆时针扭矩时，三个闭室机翼截面壁的剪应力分布计算如下（各截面壁的几何参数如上表）：由于机翼截面上加载纯扭矩，“实心桁”的存在对分析没有影响。引入方程[10]：t∗=GGREFt（其中G表示剪切模量，GREF表示剪切模量的实用参考值，tt13∗引入方程[10]：dθ式中，δR−1,R是第R个闭室和第（R-1）个闭室公共壁的ds/t,δR是由第R个闭室围成的所有壁的ds/t,因此δ12o=12odst∗=1650对于每个闭室，依此替换上式中的δ值，给出下列：·对于闭室Ⅰdθdz·对于闭室Ⅱdθ（2）·对于闭室Ⅲdθdz另外，三个闭室承受的总扭矩T等于各个闭室分别承受的扭矩之和，故可得补充方程：11.3×10联立方程（1）、（2）、（3）、（4）可以解得：qⅠ=7.1N/mmq分别用各闭室的剪流除以各实际壁厚即可得到任意壁的剪应力。经计算可得，剪应力分布如下图所示：1.3梯形梁截取机翼中一段梯形双闭室梁作为计算模型，如上图所示。该段梁为单对称横截面，横截面间距为1.2m，梯形在y轴方向关于纵轴对称。假设梁在大的横截面上承受剪力Sy=10kN，弯矩Mx=1.65kN∙m,Sy施加在内翼梁肋平面上。如果“实心桁”1和6位于平行于yz平面的平面内，大横截面处“实心桁”上所受的力和壁上的剪流分布计算如下：假设“实心桁”承受所有正应力，而壁只承受剪力。已知剪切模量为恒量，垂直腹板的厚度是1.0mm，其余的壁厚均为0.2mm，“实心桁”的面积分别如下：B1=B在大横截面上，Ixx引入方程[10]：σz=MyIxx−于是可得：Pz,r引入方程[10]：Px,rPy,rPr由方程(ⅰ)、(ⅱ)、(ⅲ)、(ⅳ)可以计算得出每根“实心桁”所受的力和力矩，计算结果由下表给出：①“实心桁”②P/N③δ④δ⑤P/N⑥P/N⑦P/N⑧ξ/N⑨η/NP/NP/N12619.000.04170109.22621.34009004368023928.60.08330.0417327.3161.83945.6090-29457032619.00.12600.0417327.4109.22641.620090-29466218404-2619.00.1260-0.0417-327.4109.2-2641.620090-29466218405-3928.60.0833-0.0417-327.3161.8-3946.6090-2945706-2619.00-0.04170109.2-2621.3400900-43680根据第⑤列r=16根据第⑤列r=1根据第⑩列r=1根据第⑪列r=16引入方程[10]：Sx,w=S根据方程（ⅴ）计算可得Sx,w=0又因为Cx是对称轴，所以Ixy=0,故“切口截面”的剪流方程qs可以简化为：q（ⅵ）假设“切断”每个闭室的上壁，使用方程（ⅵ），可以得到qb引入方程[10]：dθ计算每个壁的δ（即ds/·对于闭室Ⅰdθdz·对于闭室Ⅱdθ（ⅷ）对腹板25的中点列力矩平衡方程（设力矩沿逆时针方向为正）得：0=−14.7×180×400−117846−43680+14.7×180×200+2×36000q联立方程（ⅶ）、（ⅷ）、（ⅸ），解得qs,0,Ⅰ=4.6N/mm故大截面处的剪流分布图如下图所示：经查阅资料，航空常用7075O系铝合金型材的力学性能如下表所示：材料方向厚度（mm）弹性模量（GPa）屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）断面收缩率（％）断后收缩率（％）7075ORD0.63571.1128.1212.318.216.47075O450.63576.4128.1196.315.621.97075OTD0.63571.7128.2206.311.010.47075ORD0.869.9137.8208.128.016.67075O450.819.292.5176.518.417.57075OTD0.871.0126.2197.820.411.37075ORD2.069.8117.2199.428.821.070