一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理方法和装置与流程

本申请属于综合强度设计，具体涉及一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理方法和装置。

背景技术：

1、蜂窝夹层结构因其具有良好的弯曲刚度及重量优势，在航空领域得到广泛应用。蜂窝夹层结构剪切皱褶作为局部失稳的一种失效模式，其算法一直受到高度关注。其算法主要对上面板在单方向受压及纯剪切情况给出相应计算公式，未给出复合载荷情况下的相应处理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是：蜂窝夹层结构受载形式一般均为承受复合载荷，为扩展该算法在复合载荷情况下的应用范围，提出主应力法解决复合载荷情况下的蜂窝夹层结构剪切皱褶问题。

2、第一方面，本申请提供了一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理方法，所述蜂窝夹层结构包括上面板、下面板，以及设置在所述上面板和所述下面板之间的蜂窝夹层；所述方法包括：

3、对蜂窝夹层结构分类，得到金属材料的面板和复合材料的面板；

4、对金属材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第一剪切皱褶临界应力，基于所述第一剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求；

5、对复合材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第二剪切皱褶临界应力，基于所述第二剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求。

6、优选地，所述上面板和所述下面板均承受复合载荷，所述复合载荷包括承受x向应力为σx、承受y向应力为σy、承受剪切载荷为τxy。

7、优选地，所述基于所述第一剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求，包括：

8、若所述第一剪切皱褶临界应力大于等于第一阈值，满足强度设计要求；

9、若所述第一剪切皱褶临界应力小于第一阈值，不满足强度设计要求。

10、优选地，所述基于所述第二剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求，包括：

11、若所述第二剪切皱褶临界应力大于等于第二阈值，满足强度设计要求；

12、若所述第二剪切皱褶临界应力小于第二阈值，不满足强度设计要求。

13、优选地，所述第一阈值与所述第二阈值不同。

14、优选地，所述对金属材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第一剪切皱褶临界应力，包括：

15、计算内、外面板复合载荷受载状态下主应力及最大剪应力，确定主应力方向及最大剪应力方向的弹性模量，由于金属面板为各向同性结构，各方向弹性模量相等，分别计算内、外面板主应力状态下的剪切褶皱临界应力及最大剪切应力状态下的剪切褶皱临界应力。

16、优选地，所述对复合材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第二剪切皱褶临界应力，包括：

17、计算内、外面板复合载荷受载状态下主应力及最大剪应力，确定主应力方向及最大剪应力方向的弹性模量，由于复合材料面板为正交各向异性结构，各方向弹性模量不同，分别计算内、外面板主应力状态下的剪切褶皱临界应力及最大剪切应力状态下的剪切褶皱临界应力。

18、第二方面，本申请还提供了一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理装置，所述蜂窝夹层结构包括上面板、下面板，以及设置在所述上面板和所述下面板之间的蜂窝夹层；所述装置包括：

19、分类模块，用于对蜂窝夹层结构分类，得到金属材料的面板和复合材料的面板；

20、第一处理模块，用于对金属材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第一剪切皱褶临界应力，以及基于所述第一剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求；

21、第二处理模块，用于对复合材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第二剪切皱褶临界应力，以及基于所述第二剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求。

22、本申请的有益技术效果：

23、本发明分别给出金属材料面板、复合材料面板考虑复合载荷作用下的剪切褶皱处理方法。该方法以主应力、最大剪应力为基础，充分考虑复合载荷作用下的应力状态特点，完整的解决了蜂窝夹层结构面板在复合载荷作用下的剪切褶皱的计算问题。

24、该方法已在强度设计中在直升机蜂窝夹层结构剪切皱褶失效中得到广泛应用，由于充分考虑了复合载荷带来的影响，有效的控制了设计的风险，提高了分析的精准度。

技术特征：

1.一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理方法，其特征在于，所述蜂窝夹层结构包括上面板、下面板，以及设置在所述上面板和所述下面板之间的蜂窝夹层；所述方法包括：

2.根据权利要求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复合载荷，所述复合载荷包括承受x向应力为σx、承受y向应力为σy、承受剪切载荷为τxy。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一阈值与所述第二阈值不同。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对金属材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第一剪切皱褶临界应力，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对复合材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第二剪切皱褶临界应力，包括：

8.一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理装置，其特征在于，所述蜂窝夹层结构包括上面板、下面板，以及设置在所述上面板和所述下面板之间的蜂窝夹层；所述装置包括：

技术总结
本申请提供了一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理方法，包括：对蜂窝夹层结构分类，得到金属材料的面板和复合材料的面板；对金属材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第一剪切皱褶临界应力，基于所述第一剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求；对复合材料的面板进行剪切褶皱失稳的处理，得到第二剪切皱褶临界应力，基于所述第二剪切皱褶临界应力判断结构是否满足强度设计要求；同时，本申请还提供了一种基于复合载荷蜂窝夹层结构剪切皱褶处理装置；本申请通过提出主应力法解决蜂窝夹层结构在复合载荷情况下的剪切皱褶计算问题。

技术研发人员：李明忠,王利鹏,查丁平
受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5