民用飞机机身壁板桁条端头设计方案研究

在民用飞机机身结构设计中,长桁端部连接设计是飞机设计的难点之一。在机身壁板强度分析时,长桁接头主要以静强度为判定标准,而在受拉区域则需考虑其疲劳性能,而长桁和框连接钉的载荷是决定其疲劳性能的关键参数之一。本文通过对长桁端头连接的简化,利用MSC.PATRAN/NASTRAN中的紧固件模块进行模拟和分析,给出了长桁端部连接优化的斜削方案,供设计者参考。     

民用飞机长桁接头等强度设计法

民用飞机金属结构机身一般是由隔框、长桁、蒙皮组成的半硬壳式结构,由于材料供应限制及工艺需要,机身长桁通常由几段连接而成,长桁接头数量繁多,是飞机结构的一种重要连接件。如何在工程设计中快速设计出满足使用要求的长桁接头?笔者在工程设计中使用等强度设计法。     

大型民用飞机框与长桁、蒙皮的连接结构分析

文章主要分析了目前几种主流大型民用飞机A320,波音737,波音747飞机机身框与长桁、蒙皮连接的不同结构形式的优缺点。     

典型机身长桁连接强度校核

本文以典型机身长桁连接为研究对象,给出了典型机身长桁连接区域的长桁、蒙皮、连接接头及紧固件强度校核的一种工程计算方法。主要校核了连接区域孔的挤压强度、紧固件的剪切强度,连接接头的拉伸强度。     

Z形长桁加强的壁板承压性能研究

机身壁板作为机身结构中最大的结构单元,承受机身弯曲、剪切、扭转载荷以及客舱压力。对于壁板这种跨度大的结构,应避免其发生总体失稳,可通过布置隔框减小跨度来实现。无限度的布置框来减小跨度,从而提高失稳载荷是不经济和不必要的。壁板的失效载荷与长桁的承载能力有关,因此获得又轻又强的长桁结构是飞机设计师的首要目标。本文通过压缩试验,研究了两种不同材料和工艺的Z形长桁对整个壁板承载能力的影响,试验结果表明铝锂合金挤压长桁比7075钣弯长桁具有更高的承压能力和失稳载荷。     

飞机结构修理中去除蒙皮边缘损伤的研究

飞机的结构修理主要包括对机身、机翼、尾翼等结构件的修理,例如梁、桁条、蒙皮、隔框等。在飞机的结构修理中为去除蒙皮边缘的损伤不仅要注意深度、半径、划痕长度、孔洞大小等细节问题可能对飞机的品质造成的影响,还要根据飞机蒙皮的实际受损情况对其结构进行修理。     

偏心梁在飞机有限元建模中的应用

梁单元是飞机有限元建模过程中使用较多的单元类型。为更好地模拟飞机典型结构中长桁和框的刚度,检查有限元模型偏心梁的建模应用及梁单元建模时与计算结果的关联性,通过几个算例来研究梁单元在飞机有限元建模时的应用情况。研究得出偏心梁单元在飞机有限元建模中一系列应用方法。     

民机全机有限元分析结果核查技术

民机全机有限元模型及其计算结果是民机强度设计、分析的主要依据和基础,有限元计算结果的准确与否至关重要。本文根据民机结构有限元分析特点,建立了民机全机有限元分析结果的三级核查方法和流程,并基于c++/FORTRAN/tcl/MFC,开发了一套有限元分析结果核查软件,极大地提高了全机有限元分析核查质量和效率。     

民机全机有限元模型数据核查技术

民用飞机设计过程中,全机有限元模型的有效性和准确性直接关系到飞机结构强度设计的正确性。本文根据民机结构及有限元模型特点,建立了模型数据核查的方法和流程,并基于前处理软件HyperMesh,开发了一套有限元模型数据核查工具,极大地提高了全机有限元模型核查质量和效率。     

民用飞机普通框结构设计分析

普通框是民机机身横向骨架的主要构件,本文从受力分析、间距设计、分段设计、结构形式等方面进行了较为详细的研究和总结,为民用飞机普通框的结构设计提供一定的依据和参考。     

某型飞机机身壁板鼓胀效应研究

本文介绍了国外机身壁板鼓胀效应研究的理论背景,在国内首次提出了一种新的基于有限元计算的机身壁板鼓胀效应研究方法。通过ANSYS建立有限元模型,模拟了某型飞机机身壁板框间裂纹,框下裂纹(框完好)和框下裂纹(框断开)3种情况下的鼓胀效应。通过对ANSYS软件进行二次开发,计算了这三种情况不同裂纹长度组合下的应力强度因子,并与平板理论解进行了对比分析。     

不同滚转角度对机身框段适坠性影响分析

适坠性是航空安全的一个重要关注点。本文建立典型的机身框段有限元模型,货舱地板下部采用波纹板布局形式,分析其在0°、5°、10°和15°滚转角度下,以7m/s撞击刚性地面时的响应特性,对比不同情况下机身框段的破坏模式、座椅与地板连接处的加速度响应以及结构部件的吸能情况。研究结果表明:坠撞时的滚转角度会改变机身结构变形、座椅处加速度响应以及结构部件的吸能情况。选取合适的应急着陆方式,可以提高飞机适坠性能,进而保证乘员安全。     

民用飞机隔框结构设计

隔框是飞机机身常用的主要传力及承力结构,其结构通常由框缘、加强筋及腹板组成。框缘和加强筋是隔框的主要受力部位,在结构传力中起主导作用,腹板能承受一定的面内剪力及正应力。为了减轻结构重量,满足机载系统的安装要求,通常在隔框腹板上开孔让系统通过。隔框是机身上的横向受力构件,可分为普通隔框和加强隔框两类。存在集中载荷的区域通常使用加强隔框,如机翼的前、后梁处,集中载荷通过加强隔框分散并传给机身壁板。本文介绍并总结了飞机上常用隔框的种类、选材、工艺等,并详细介绍隔框设计的方法。     

增压舱舱门止动接头强度分析方法

本文介绍了飞机增压舱舱门止动接头的强度校核方法。从舱门自然网格有限元模型中提取止动接头内力,建立止动接头精细网格有限元模型进行细节分析。对于危险的截面,如连接钉孔、耳片、螺栓和止动钉需要用工程分析方法进行强度校核。为保证分析方法的准确性,本方法同时考虑了舱门装配间隙、舱门与门框的刚度以及止动接头与挡块之间的摩擦。     

长桁蒙皮截面积比对复合材料壁板压缩屈曲的影响

本文研究了不同的长桁-蒙皮截面积比例对复合材料承压板屈曲载荷的影响。选用典型飞机加筋壁板铺层比例,结合常用的复合材料的设计限制完成了蒙皮和长桁铺层设计。并利用ABAQUS有限元软件建立模型进行线性屈曲计算,结果表明加筋板的屈曲载荷出现两处极大值点,分别为长桁/蒙皮"等屈曲点"和"等截面积"点。计算结果与试验一致,结论可供飞机复合材料承压加筋板类的结构设计参考。     

某水陆两栖飞机船底普通框结构优化设计

为了减轻飞机结构重量,提高飞机结构性能,本文以某水陆两栖飞机船底普通框为研究对象,对其进行结构优化设计。从材料选用、加工工艺、强度要求、形状尺寸等方面,进行多角度分析。基于Hyperworks软件平台,运用Hypermesh建立有限元模型,运用Optistruct的尺寸优化方法对结构尺寸进行优化,形成优化的结构设计方案,在保证零件结构性能的前提下实现减重的目的。     

飞机机身壁板结构压损稳定性研究

本文旨在通过对比飞机中广泛运用的机身壁板结构的压损稳定性试验和"板元法"[1]分析结果,得出航空设计中常用的工程算法"板元法"的保守量,供航空设计师参考。本文选取常用铝合金长桁进行压损稳定性试验,选取了"Z"形和"T"形两种飞机设计中常用的型材,而每种截面又选用了两种不同的材料,同时采用板元法对此进行理论分析,对比试验结果和板元法分析结果,最终发现:对于单根长桁,"板元法"算法具有10%~15%左右的保守量,而对于组合长桁,"板元法"保守量则要降低,大约为3%~10%左右。     

子模型法在坝体孔口应力分析中的应用

本文介绍了有限元子模型法计算的基本步骤,并采用整体网格细化法与子模型法对坝体孔口应力进行了计算分析,结果表明子模型法是解决坝体孔口应力分析的有效途径。子模型法不仅可以得到结构关心区域精确的数值解,而且相对于整体网格细化法可以大大降低计算工作量,减少计算所花费的时间,节省计算机内存。     

国外民用客机中机身地板结构综述与分析

民用飞机中机身地板结构是中机身结构的重要组件,相对典型机身段,其结构形式较为特殊。本文分析了三种国外典型民机的中机身地板结构形式,主要介绍了它们的结构布置和主要承力构件,所承受的主要载荷和传力路径,对重要结构细节设计也做了分析。最后对这三种典型中机身地板结构进行对比,总结出各自的设计思想和优缺点。     

基于子模型方法的民用飞机开口强度分析

建立了基于子模型的民用飞机开口强度分析方法。在全机有限元模型的基础上,采用子模型法建立开口结构的细化模型,根据全机有限元模型确定细化模型载荷和位移边界条件,对结构进行强度设计与分析。以某机型旅客观察窗开口为例,通过理论计算结果与试验数据的对比,验证了本文分析方法的正确性。