張松林

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院強(qiáng)度部

波紋板剛度等效的工程方法

張松林

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院強(qiáng)度部

本文介紹一種波紋板剛度等效工程方法，等效后的有限元模型變形結(jié)果與原模型很接近。

有限元；剛度等效；波紋板

引言

民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，有一種連續(xù)凸梗的薄鋁板（也稱作“波紋板”）。波紋板具有很好的面外剛度，可以承受增壓艙載荷。波紋的存在，也引起面內(nèi)拉伸、剪切剛度的弱化。在全機(jī)有限元內(nèi)力解模型中，典型多個(gè)連續(xù)凸梗的板簡(jiǎn)化成1個(gè)四節(jié)點(diǎn)正交各向異性單元，該單元材料的拉伸、剪切剛度進(jìn)行工程等效。

1 建立細(xì)節(jié)模型

建立等厚度等尺寸的平板、波紋板的細(xì)節(jié)模型。單元類型：3節(jié)點(diǎn)、4節(jié)點(diǎn)殼元。單元長(zhǎng)度：3mm。

圖1 平板、波紋板的細(xì)節(jié)模型

3種工況：?jiǎn)挝惠d荷下的平行凸梗方向拉伸，垂直凸梗方向拉伸，4邊剪切。邊界條件為靜定約束，進(jìn)行線性分析。

2 等效方法

波紋板等效成正交各向異性板。平行凸梗方向、垂直凸梗方向的拉伸彈性模量等效方法如式（1）：

式中：

△l平——平板的變形，mm；

△l波——波紋板的變形，mm；

表1 平板、波紋板的變形比較及彈性模量的等效

表2 等效后的模型與波紋板的變形比較

E平——平板的拉伸彈性模量，MPa。波紋板的剪切彈性模量等效方法如式（2）：

式中：

△l平——平板的變形，mm；

△l波——波紋板的變形，mm；

G平——平板的剪切彈性模量，MPa。

波紋板等效成正交各項(xiàng)異性板的彈性模量見(jiàn)表1所示。

按照等效后的彈性模量，建立相同的幾何尺寸模型，按照相同的載荷工況下計(jì)算變形，見(jiàn)表2所示，誤差在1.4%，在工程可以接受（10%）的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

建立一種剛度等效的工程方法，等效結(jié)果工程上可以接受，該方法可以用于相類似的結(jié)構(gòu)形式中。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.021