采用应变片测试滑翔机外翼的载荷

作为D-43 滑翔机增大跨距项目的一部分,Akaflieg-Darmstadt 开发制造新的复合材料外翼。为了获得德国联邦航空局(LBA)认证,需要对外翼进行载荷试验,对有限元应变模拟模型进行验证。

挑战

为了获得德国联邦航空局(LBA)的批准,Akaflieg Darmstadt 必须对新的滑翔机外翼进行载荷测试。

解决方案

应变模拟已经在有限元模型上进行过,现在必须对其进行验证。通过安装在外翼不同位置 HBK 应变片来测定构件表面的应变,并对模拟的应变曲线进行验证。

结果

测量结果表明,有限元模型模拟结果非常真实,只有很少的偏差。

外翼载荷测试装置

跨度从18 m增加到20 m,新外翼长度增加到1.5 m。对于纤维塑料复合材料结构的荷载试验,温度至少为54°C。测试中施加的荷载为运行期间最大荷载的172.5%。

HBK M 系列应变片 (1-LM16-6/350GE) 专门用于高交变载荷测试。其安装在外翼的不同位置,与纤维塑料复合梁单向(UD)带的纤维方向对齐:

  • 翼梁短柱: 从翼壳突出来的翼梁的一部分
  • 根肋: 外翼根部的最后一根肋
  • 翼壳:应变片沿着翼梁方向安装

外翼负载由起重机施加,并通过负载线束分配到机翼下侧的四个点。通过负载线束的杠杆臂调整方式来模拟飞行中产生的弯矩、剪切力。

起重机力从上梁处引入,并使用 HBK 微型力传感器 U9C (1-U9C/20KN) 进行测量。为了达到 54°C 的测试温度,外翼板位于带风扇加热器的加热舱中。 

载荷试验结果

通过载荷试验结果(应变和变形)验证了现有的外翼有限元模型模拟。在模拟过程中,在外翼上侧计算了极限载荷(100%最大载荷-蓝色图形)和极限载荷(172.5%最大载荷-橙色图形)的两条应变曲线。

有限元模型模拟的应变曲线提供了非常逼真的结果。确定的 变形偏差最大为4%应变最大偏差为5%。偏差的原因是:

  • 使用的材料参数
  • 有限元模型中的几何简化过程
  • 其他临界条件

关于 Akaflieg Darmstadt

1920年  Akaflieg Darmstadt 就制造出了滑翔机。以来 1920. Akademische Fliegergruppe Darmstadt 是达姆施塔特大学的一个团体,他们的目标是研究利用热能的无动力飞行,建造创新概念的滑翔机。

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