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加筋板結構是飛機設計中常用的一種典型的結構形式，它廣泛應用于機身和機翼表面結構的設計中。加筋板結構主要優(yōu)點是重量輕、強度高，且設計簡單。在飛機設計中，合理的選用加筋板結構，可以在保持結構性能的同時減輕結構的重量，大大提高飛機設計制造的競爭能力。
加筋板結構主要承受面內(nèi)拉伸、壓縮、剪切載荷，以及面外壓力載荷。因此，對加筋板設計不僅要對其壓縮屈曲破壞進行強度分析，同時還要分析結構拉伸、剪切破壞強度等。目前，對加筋板結構在各種受載形式下的強度評估，國內(nèi)多數(shù)飛機設計單位還停留在手工計算水平。具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)軟件HAJIF系列，以及國外商用CAE軟件，如NASTRAN，ANSYS，ABAQUS等只能用于飛機結構總體應力分析，不能用于對結構強度詳細設計。
為了滿足飛機設計需求，迫切需要開發(fā)功能齊全的、方便簡捷和便于工程人員使用的加筋板強度分析軟件。近年來，國外開展了飛機加筋板結構強度評估的研究，根據(jù)自身特點形成了結構快速設計和快速評估手段，并通過專業(yè)特有的試驗修正、專家支持，保證評估過程快速，評估結果可靠、準確。在美國空軍研究實驗室(AFRL)支持下，美國Collier研究所與洛克希德公司聯(lián)合開發(fā)的HyperSizer軟件是一個加筋板破壞分析和優(yōu)化軟件，可以與有限元分析結合起來，進行綜合強度評估和優(yōu)化。
針對飛機設計需求，中國飛機強度研究所開展了對飛機加筋板強度評估方法的研究。基于軸壓壁板有效寬度分析技術、剪切壁板張力場技術等研究了加筋板在面內(nèi)和面外壓力載荷作用下結構強度的分析技術。結合研究所飛機壁板試驗數(shù)據(jù)，采用工程經(jīng)驗和半經(jīng)驗方法給出壁板和長析應力的許用值的計算方法。在此基礎上，研制了加筋板快速強度評估軟件STRANAS。軟件面向工程設計，采用飛機研制中的強度分析技術，實現(xiàn)了結構總體分析一細節(jié)分析一體化。在PATRAN平臺上，利用PCL語言開發(fā)了軟件前后置處理界面，綜合集成了工程細節(jié)強度分析程序、材料庫和型材庫，并與結構的總體分析無縫連接，實現(xiàn)了加筋板結構強度分析建模自動化，分析結果可視化。通過工程應用考核了軟件的實用性、計算結果正確性。
STRANAS以《飛機設計手冊》為基礎，結合現(xiàn)代工程強度分析技術，以及中國飛機強度所壁板試驗數(shù)據(jù)庫，重點研究了金屬桿板梁構件受拉時的強度、在軸壓力作用下的穩(wěn)定性、壁板在剪力和扭矩作用下的剪切強度和各種復合載荷下結構強度的計算技術，并利用壁板試驗數(shù)據(jù)進行了考核。
STRANAS求解技術介紹如下：長析和壁板的拉伸強度分別按單向和雙向應力進行分析。采用von Mises屈服準則計算蒙皮形心和蒙皮邊緣的等效應力。分析中考慮釘孔對結構強度消弱影響。對內(nèi)壓情況，考慮了由內(nèi)壓引起的蒙皮和長析的附加應力。承受均勻軸向壓縮載荷曲板臨界應力計算。曲板的參數(shù)及受載形式見圖，K為屈曲系數(shù)，與曲板的長、寬、厚度、曲率半徑和支持條件有關，c為塑性修正系數(shù)。對受剪板的剪切破壞強度分析，采用張力場分析方法確定受剪板中的剪切應力超過屈曲應力時結構剪切破壞應力，并計算受剪板中的拉應力和在四周框架上的附加應力，以確定它們失效時承受的載荷。
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