一百年來飛機的出現(xiàn)和發(fā)展帶來了航空運輸業(yè)的繁榮,如何對飛機零部件進行更優(yōu)的設計以提高性能成為人們孜孜以求的目標。飛機在飛行中承受的載荷通過連接件傳遞到承力構(gòu)件上,導致承力構(gòu)件常出現(xiàn)應力集中并成為疲勞破壞的薄弱部位,同時由于構(gòu)件的結(jié)構(gòu)細節(jié)與受力狀態(tài)有直接關系,因此分析細節(jié)特征對承力件整體性能的影響并據(jù)此進行設計或改進很有必要。本文針對飛機承力腹板構(gòu)件在服役過程中出現(xiàn)疲勞壽命不足,以腹板構(gòu)件為研究對象,采用有限元分析和試驗驗證相結(jié)合的手段進行研究。主要研究內(nèi)容如下:首先基于ANSYS Workbench平臺建立構(gòu)件有限元模型并對受載后的應力分布和疲勞性能進行分析,分析表明:疲勞失效的原因是連接孔邊應力水平過高;對不同型號腹板構(gòu)件的對比分析表明:增加橫向筋條的構(gòu)件力學性能較原結(jié)構(gòu)變差,增大底角的構(gòu)件性能較原結(jié)構(gòu)更好,其原因是結(jié)構(gòu)的變化造成局部剛度變化,最終導致載荷在構(gòu)件各部分的分配比例改變;腹板構(gòu)件對比試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)論一致。其次建立連接軸的精確模型和構(gòu)件參數(shù)化模型�；谶B接軸精確模型對其結(jié)構(gòu)細節(jié)進行對比分析并改進結(jié)構(gòu);基于響應面法對構(gòu)件參數(shù)化模型進行計算,獲得加筋板結(jié)構(gòu)細節(jié)參數(shù)變化對... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國F35飛機典型結(jié)構(gòu)件及幾何特征參數(shù)

程中出現(xiàn)疲勞壽命不足的問題，以腹板構(gòu)件為研究對象，分，對具有不同結(jié)構(gòu)細節(jié)的腹板構(gòu)件進行對比，研究不同細節(jié)影響和細節(jié)特征參數(shù)變化對構(gòu)件性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果設計提供依據(jù)，也為飛機其它關鍵承載結(jié)構(gòu)件的設計、改進考方法。構(gòu)件的發(fā)展采用木布結(jié)構(gòu)，飛機結(jié)構(gòu)件主要是木質(zhì)的支撐框架和板類零組成的飛機機身[2]，飛機的大梁和骨架由木條和木三夾板組之間采用螺栓相連接。木質(zhì)結(jié)構(gòu)件的優(yōu)點就是質(zhì)量輕，采用起飛的條件：升力大于自身的重力。隨后這種形式的木質(zhì)構(gòu)構(gòu)更加合理，并一直在飛機上使用到第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束。

結(jié)構(gòu)件強度的同時，又可以明顯降低構(gòu)件的重量，使結(jié)構(gòu)件的外形得到優(yōu)化，材料性能獲得充分利用。飛機上一克重量一克金，現(xiàn)代飛機為了減輕重量提高性能，不斷優(yōu)化設計后的構(gòu)件形狀趨于復雜化。圖1.3是現(xiàn)役世界上最大的艦載戰(zhàn)斗機蘇33的剖視結(jié)構(gòu)圖，可以看到蘇 33 的機體內(nèi)部有各種形狀的隔板和肋條等，其中有很多帶有形狀復雜的槽腔、開口和加強筋條的板類結(jié)構(gòu)件。圖 1.3 蘇 33 艦載戰(zhàn)斗機剖視結(jié)構(gòu)圖1.3 國內(nèi)外飛機結(jié)構(gòu)件的研究現(xiàn)狀早期有關飛機結(jié)構(gòu)件的力學性能研究主要采用靜力學理論計算，但對于復雜的大型結(jié)構(gòu)件，傳力路線較難分析，設計人員通過常規(guī)計算分析方法很難摸清各結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)劣。近幾十年有限元數(shù)值分析技術被廣泛使用并快速發(fā)展[4]，有限元方法讓工程人員在設計階段可以對飛機復雜結(jié)構(gòu)件進行較為準確的應力應變和疲勞計算，也能在后期進行針對性的失效分析[5,6]。目前國內(nèi)外學者主要通過有限元方法和試驗等手段對飛機結(jié)構(gòu)件的力學性能進行研究[7~9]。西北工業(yè)大學的趙志彬運用有限元方法對飛機炮艙結(jié)構(gòu)件在工作狀態(tài)下的應力和變形狀態(tài)進行分析[10]，分析發(fā)現(xiàn)進氣道頂部較為薄弱，根據(jù)應力分布采用在結(jié)構(gòu)頂部增加縱向加強筋的方法進行改進


本文編號：3008386