加筋板结构是飞机设计中常用的一种典型的结构形式，它广泛应用于机身和机翼表面结构的设计中。加筋板结构主要优点是重量轻、强度高，且设计简单。在飞机设计中，合理的选用加筋板结构，可以在保持结构性能的同时减轻结构的重量，大大提高飞机设计制造的竞争能力。
      加筋板结构主要承受面内拉伸、压缩、剪切载荷，以及面外压力载荷。因此，对加筋板设计不仅要对其压缩屈曲破坏进行强度分析，同时还要分析结构拉伸、剪切破坏强度等。目前，对加筋板结构在各种受载形式下的强度评估，国内多数飞机设计单位还停留在手工计算水平。具有自主知识产权的国产软件HAJIF系列，以及国外商用CAE软件，如NASTRAN，ANSYS，ABAQUS等只能用于飞机结构总体应力分析，不能用于对结构强度详细设计。
      为了满足飞机设计需求，迫切需要开发功能齐全的、方便简捷和便于工程人员使用的加筋板强度分析软件。近年来，国外开展了飞机加筋板结构强度评估的研究，根据自身特点形成了结构快速设计和快速评估手段，并通过专业特有的试验修正、专家支持，保证评估过程快速，评估结果可靠、准确。在美国空军研究实验室(AFRL)支持下，美国Collier研究所与洛克希德公司联合开发的HyperSizer软件是一个加筋板破坏分析和优化软件，可以与有限元分析结合起来，进行综合强度评估和优化。
      针对飞机设计需求，中国飞机强度研究所开展了对飞机加筋板强度评估方法的研究。基于轴压壁板有效宽度分析技术、剪切壁板张力场技术等研究了加筋板在面内和面外压力载荷作用下结构强度的分析技术。结合研究所飞机壁板试验数据，采用工程经验和半经验方法给出壁板和长析应力的许用值的计算方法。在此基础上，研制了加筋板快速强度评估软件STRANAS。软件面向工程设计，采用飞机研制中的强度分析技术，实现了结构总体分析一细节分析一体化。在PATRAN平台上，利用PCL语言开发了软件前后置处理界面，综合集成了工程细节强度分析程序、材料库和型材库，并与结构的总体分析无缝连接，实现了加筋板结构强度分析建模自动化，分析结果可视化。通过工程应用考核了软件的实用性、计算结果正确性。
      STRANAS以《飞机设计手册》为基础，结合现代工程强度分析技术，以及中国飞机强度所壁板试验数据库，重点研究了金属杆板梁构件受拉时的强度、在轴压力作用下的稳定性、壁板在剪力和扭矩作用下的剪切强度和各种复合载荷下结构强度的计算技术，并利用壁板试验数据进行了考核。
      STRANAS求解技术介绍如下：长析和壁板的拉伸强度分别按单向和双向应力进行分析。采用von Mises屈服准则计算蒙皮形心和蒙皮边缘的等效应力。分析中考虑钉孔对结构强度消弱影响。对内压情况，考虑了由内压引起的蒙皮和长析的附加应力。承受均匀轴向压缩载荷曲板临界应力计算。曲板的参数及受载形式见图，K为屈曲系数，与曲板的长、宽、厚度、曲率半径和支持条件有关，c为塑性修正系数。对受剪板的剪切破坏强度分析，采用张力场分析方法确定受剪板中的剪切应力超过屈曲应力时结构剪切破坏应力，并计算受剪板中的拉应力和在四周框架上的附加应力，以确定它们失效时承受的载荷。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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