(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111394968.3 (22)申请日 2021.11.23 (71)申请人 上海宇航系统工程研究所 地址 201108 上海市闵行区金都路380 5号 (72)发明人 吴春雷　张卫东　李昊　楼云锋　 顾铖璋　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 庞静 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种框桁式铆接结构快速设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种框桁式铆接结构快速设计 方法， 包括以下步骤： (1)建立标准的多 跨梁有限 元模型， 分别对不同的纵桁与 横框的组合情况采 用有限元的方式计算支持系数c； (2)将不同框桁 组合下的支持系数c值存储到 数据库中； (3)给定 一组组合形式的框桁铆接结构， 调用数据库中相 应的支持系数c值计算给定框桁组合形式下的铆 接结构的轴压承载力； (4)针对多种可能的框桁 组合形式， 进行迭代优化， 即利用步骤(3)进行计 算， 从计算结果中得到最优框桁组合形式。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114169191 A 2022.03.11 CN 114169191 A 1.一种框桁式铆接结构快速设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)建立标准的多跨梁有限元模型， 分别对不同的纵桁与横框的组合情况采用有限元 的方式计算支持系数c； (2)将不同框桁组合下的支持系数c值存 储到数据库中； (3)给定一组组合形式的框桁铆接结构， 调用数据库中相应的支持系数c值计算给定框 桁组合形式下的铆接结构的轴压承载力； (4)针对多种可 能的框桁组合形式， 进行迭代优化， 即利用步骤(3)进行计算， 从计算结 果中得到最优框桁组合形式。 2.根据权利要求1所述的一种框桁式铆接结构快速设计方法， 其特征在于， 所述的标准 的多跨梁有限元模型包括四根相同的横框和一根 纵桁， 四根横框平行且分别以纵桁为中心 对称布置， 从纵桁顶端往 下， 记纵桁顶端与第一根横 框之间的跨距 为L0， 相邻横框之间的跨 距依次为L1、 L2、 L3， 最底端横框与纵桁底端之间的跨距为 L4， 则满足L1＝ L2＝L3>L0＝L4。 3.根据权利要求1所述的一种框桁式铆接结构快速设计方法， 其特征在于， 通过下述方 式计算支持系数c： 对不同的纵桁与横框的组合情况进行有限元建模， 利用有限元计算得到纵桁的轴压极 限承载力P； 利用公式c＝PL2/ π2EI， 得到当前纵桁与横框的组合情况 下的支持系数c； 其中L为失稳的跨间长度， E为纵桁的模量， I 为纵桁的截面惯性矩。 4.根据权利要求2所述的一种框桁式铆接结构快速设计方法， 其特征在于， 针对工程中 框桁铆接结构应用的每一种不同截面型式的纵桁,匹配每一种不同截面型式的横框， 针对 每种纵桁和横框均计算支持系数c并存储到数据库中， 并进行定期更新； 数据库中的c值按 照纵桁和横框的截面惯性矩的大小组合形式进行排序存 储。 5.根据权利要求4所述的一种框桁式铆接结构快速设计方法， 其特征在于， 对于落入数 据库中两条数据之间的截面组合形式， c值根据纵桁和横框的截面惯性矩大小进行线性插 值选取。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114169191 A 2一种框桁式铆接 结构快速设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及框桁式铆接结构快速设计方法， 属于结构设计领域。 背景技术 [0002]计算框桁式铆接舱体轴压承载力的一般方法首先计算横框提供的水平支承刚度， 然后再计算横框对于纵桁的支持系 数， 进而得到纵桁的承载能力， 再 由有限宽度法得到框 桁式铆接结构的轴压承载力。 其中支持系数的计算通常由经验公式计算且只考虑了横框的 弯曲刚度， 未考虑其扭转刚度对支持系数的影响。 当横框的截面积增大到一定程度后， 横框 的弯曲刚度对支持系数的影响将越来越弱， 而实际上此时横框对纵桁的支撑作用是有明显 提高作用的， 能够提高纵桁的轴压承载力， 究其原因是因为未考虑横框的扭转刚度的支撑 作用。 而横框对纵桁的支持系 数可通过有限元建立局部模型来求解， 同时考虑横框的弯曲 刚度和扭转刚度对纵桁轴压承载力的支撑作用。 通过对不同纵桁和横框的组合可采用有限 元事先计算形成支持系数数据库， 当需要计算纵桁的轴压承载力时直接从数据库调用相应 的支持系数即可。 发明内容 [0003]本发明解决的技术问题是： 克服现有计算中支持系数c准确度不足和有限元计算 效率低的问题， 提供一种框桁式铆接结构快速设计方法。 [0004]本发明解决技 术的方案是： 一种框桁式铆接结构快速设计方法， 包括以下步骤： [0005](1)建立标准的多跨梁有限元模型， 分别对不同的纵桁与横框的组合情况采用有 限元的方式计算支持系数c； [0006](2)将不同框桁组合下的支持系数c值存 储到数据库中； [0007](3)给定一组组合形式的框桁铆接结构， 调用数据库中相应的支持系数c值计算给 定框桁组合形式下的铆接结构的轴压承载力； [0008](4)针对多种可能 的框桁组合形式， 进行迭代优化， 即利用步骤(3)进行计算， 从计 算结果中得到最优框桁组合形式。 [0009]优选的， 所述的标准的多跨梁有限元模型包括四根相同的横框和一根纵桁， 四根 横框平行且分别以纵桁为中心对称布置， 从纵桁顶端往下， 记纵桁顶端与第一根横框之间 的跨距为L0， 相邻横框之间的跨距依次为L1、 L2、 L3， 最底端横框与纵桁底端之间的跨距为 L4， 则满足L1＝ L2＝L3>L0＝L4。 [0010]优选的， 通过 下述方式计算支持系数c： [0011]对不同的纵桁与横框的组合情 况进行有限元建模， 利用有限元计算得到纵桁的轴 压极限承载力P； [0012]利用公式c＝PL2/ π2EI， 得到当前纵桁与横框的组合情况 下的支持系数c； [0013]其中L为失稳的跨间长度， E为纵桁的模量， I 为纵桁的截面惯性矩。 [0014]优选的， 针对工程中框桁铆接结构应用的每一种不 同截面型式的纵桁,匹配每一说　明　书 1/3 页 3 CN 114169191 A 3