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方尚庆 袁新浩
上海飞机设计研究院结构部 上海 200232
摘要：基于RADIOSS对某型号肋腹板的试验件进行稳定性分析，对比两种不同加筋结构的分析结果，选择更有效的结构形式。
关键词：RADIOSS 肋腹板 稳定性 加筋
两种试验件模型如图1、2所示，第一种方案为J 型加筋，第二种方案为横竖加筋。
试验件加载形式如图3所示。
抽取中面，以单元尺寸为3划分壳单元网格，共6.5万个单元，单元数量已经足够，满足稳定性分析精度对于网格数量的要求。由于是整体机加件，加筋与腹板连接处单元节点重合，通过单元偏置实现实际结构所在的位置，如图4三维显示效果。
根据分析要求，压缩应力与剪应力之比为1:1.5，在此区压缩应力与剪切应力分别为100Mpa、150Mpa，而腹板长度为730mm，宽度为620mm，厚度为2.7mm，根据应力换算为节点力加载。试验件腹板四边简支，约束腹板四边节点3自由度即法向自由度，同时为了防止刚体运动，约束网格对称中心节点1、2、6自由度。
分析了Type1的400阶的稳定性模态，没有发现Type1的整体失稳模态，说明在线性稳定性分析里面，整体失稳基本不可能发生。如图5所示，第35阶（负值表示载荷方向相反，则发生此振型）的模态可以看到，Type1容易发生腹板失稳带动筋条局部失稳，特别是上缘条的局部失稳和筋条的侧向失稳，此时剪应力为210MPa,压应力为140MPa.以第35阶的失稳模态，考虑其几何参数，则长边加载剪力为4.14E+05 N，短边加载剪力为3.52E+05 N，长边加载压力为2.76E+05 N。
抽取中面，以单元尺寸为3划分壳单元网格，共6.8万网格，单元数量已经足够，满足稳定性分析精度对于网格数量的要求，如图6所示。
根据分析要求，压缩应力与剪应力之比为1:1.5，在此区压缩应力与剪切应力分别为100Mpa、150Mpa，而腹板长度为730mm，宽度为620mm，厚度为3mm，根据应力换算为节点力加载。
试验件前提假设腹板四边简支，所以约束腹板四边节点3自由度即腹板法向方向自由度，同时为了防止刚体运动，约束网格对称中心节点126自由度。
共提取了200阶的稳定性模态结果，直到第52阶出现板的整体失稳，如图7、图8所示，而之前的模态显示如图所示都为筋条之间的腹板局部失稳，此时剪应力为150Mpa，压应力为100Mpa,第五十二阶的稳定性系数为2.3，所以在剪应力为345MPa，压应力为230MPa时，才发生整体失稳，根据试验件的几何尺寸可得，达到整体失稳时，长边加载剪力为7.56E+05 N，短边加载剪力为6.42E+05 N，长边加载压力为5.04E+05 N。
方案1在腹板失稳带动筋条失稳的情况下，长边加载剪力为4.14E+05 N，短边加载剪力为3.52E+05 N，长边加载压力为2.76E+05 N，此时剪应力为210MPa，压应力为140MPa。方案2达到整体失稳时，长边加载剪力为7.56E+05 N，短边加载剪力为6.42E+05 N，长边加载压力为5.04E+05 N，此时剪应力为345MPa，压应力为230MPa。方案1容易发生强迫压损，及腹板失稳带动筋条失稳，方案2易发生整体失稳，但是在极限载荷情况下，这种失稳也不会发生。所以方案2横竖加筋结构的承载能力更好，选用方案2横竖加筋结构。
材料屈服极限为434MPa，弹性极限为屈服极限的一半217MPa，所以对于整体失稳，线性稳定性分析不适用，所以分析数据只能作为比较的参考。后续将考虑材料非线性，考虑更加真实的试验夹持方式的边界条件，进行非线性稳定性分析。
基于RADIOSS对两种加筋结构的腹板进行稳定性分析，发现第二种方案横竖加筋稳定性承载能力更强，选用横竖加筋的腹板加筋结构
[1] HyperWorks User's Manua
Buckling Analysis of Specimen by RADIOSS
Fang Shangqing Yuan Xinhao
Abstract：The bucking analysis of Center Wing Box is performed by RADIOSS. A more efficient structure is figured out with comparison of analysis results of two different stiffener structures.
Keywords: RADIOSS Rib Web Buckling Stiffener
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