加筋板极限承载能力研究

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加筋板极限承载能力研究

作者：文加权

来源：《科学与信息化》2018年第19期

摘要加筋板是飞机结构的重要组成部分，研究其承载能力，对于控制机体结构重量，提高飞机载重比具有重要意义。

关键词加筋板；承载能力；屈曲强度

1 概述

加筋板是飞机结构的重要组成部分，是飞机机体最常用的结构单元之一。如飞机某部位在纵横两个相互垂直的方向设置有加筋板的板架结构（grillage）组成。通常，一个典型的板架结构，在纵向受压时有两种可能的失稳模式，一种是整个板架的失稳。另一种是相邻框架（横梁）间的加筋板结构的失稳，而加筋板的失稳又主要有以下三种情况：

（1）筋之间的局部失稳（Plate bucking）；

（2）加筋板格饶其腹板本身与其连接线发生扭转形式的屈曲，即侧倾（Tripping）；

（3）加筋板单元最为一个梁柱发生弯曲形式的弹性和非弹性屈曲（Overall Buckling）；

通常，第一种破坏模式发生后，由于加筋板并没有失稳，故板还受到筋的支持作用，整个加筋板还能继续承载。但是，如果发生了加强筋的局部失稳（包括第二和第三两种破坏模式），则板相当于没有了筋的支持，整个加筋板就会立即失稳。所以一般情况下，梁柱弯曲屈曲和加强筋的侧倾这两种破坏模式是加筋板的主要破坏模式。

2 加筋板性能的分析

加筋板的屈曲/屈服极限强度的研究，飞机设计手册中是以研究四边简支板介绍的，往往把板和筋分开单独进行讨论，但这种边界条件下得出的屈曲强度的值比实际情况小，在工程计算中趋向保守[1]。

实际上，板和筋之间的相互作用是不可忽略的，而且，这种相互作用与加强筋的截面几何形状、抗弯刚度密切相关，直接影响了板的极限承载能力。研究发现，在惯性矩相同的情况下，筋与板的比值ymin较小时，极限强度较大。本文接下来将对平板型筋、角钢型筋、T型筋进行有限元计算，详细讨论加筋板中筋板的相互作用关系，分析加强筋的截面形状，初始缺陷等因素对加筋板的屈曲、屈服性能的影响。

3 有限元模型