关键紧固件缺失对复合材料翼根长桁连接结构影响

随着复合材料逐步应用于民机主承力结构,机翼-机身等重要连接结构的失效模式、传载规律研究愈发重要,然而对含损伤主承力连接结构的研究仍不充分。紧固件缺失作为一种潜在的关键失效形式,开展相关研究对进一步理解复合材料翼根连接结构力学特性、保证民机结构安全具有重要意义。以民机复合材料机翼翼根长桁连接结构为研究对象,设计并制备完好试验件、关键紧固件缺失试验件,通过试验、仿真相结合的方法研究了关键紧固件缺失对试验件整体刚度、应变分布、钉载分配的影响。结果表明:关键紧固件(位于第1排)缺失后,翼根结构的连接刚度未发生显著变化;第1排紧固件位置的应变片数值变化在5%以内,第2~4排靠近缺失紧固件位置的应变片数值显著提高,最大分别提高22.1%、13.4%、9.1%;第1~3排靠近缺失紧固件位置的钉载显著提高,最大分别提高约15%、18%、12%,其他位置紧固件钉载提高均在5%~10%之间。关键紧固件缺失对水平三叉接头、对接带板的载荷分配基本未产生影响。

纤维增强复合材料机翼长桁压缩破坏预测方法

提出了一种分析和预测在压缩载荷作用下纤维增强复合材料机翼长桁的极限承载能力以及破坏位置的方法,建立了分析其形变和渐进破坏的有限元模型,采用应力描述的二维Hashin失效准则预测材料的初始失效,并提出了一种材料受损后的刚度折减方案;由应力失效和断裂力学中的能量释放率控制材料渐进损伤的演化模式,并以损伤变量的形式表征材料的受损程度;在有限元软件ABAQUS/Standard平台上编写用户材料子程序(UMAT),运用黏性正则化方法帮助收敛,并将其预测结果与复合材料机翼长桁的压缩实验结果加以对比.结果表明,所得极限承载能力以及破坏位置的预测结果与相应的实验结果较吻合.

带止裂筋整体翼梁结构的破损安全分析与试验

为了研究带止裂筋整体翼梁结构的裂纹扩展特性,采用ANSYS有限元软件对裂纹尖端应力强度因子进行数值计算,对缩比试验件进行疲劳裂纹扩展试验,当裂纹扩展到止裂筋前时进行剩余强度试验。结果表明:在梁缘条和蒙皮断裂情况下,止裂筋能够降低梁腹板上的应力强度因子幅值,对裂纹扩展起到拟制作用,其能够承担较大的静载荷从而实现破损安全设计,但是用止裂筋阻止疲劳裂纹扩展的效果并不显著;与梁弯曲产生的正应力相比,腹板上的剪应力不足以驱动Ⅱ型裂纹扩展。

金属机翼长桁梢部拉伸试验研究

长桁梢部是飞机壁板设计中的关键细节特征,也是飞机壁板设计的难点之一。通过某型飞机下壁板长桁梢部结构静力拉伸试验,对长桁梢部的静力失效模式,传力特性进行试验研究,并对15°、30°和45°三种典型斜削角度的长桁梢部结构进行了对比分析。试验结果表明,长桁梢部在第一排紧固件位置以蒙皮剪切的形式破坏;应变分析表明长桁梢部在斜削段存在局部弯曲;三种斜削角度中,30°斜削角度最优。试验结果为某型飞机下壁板长桁梢部设计提供了依据。

整体翼梁止裂筋条对裂纹转折特性的影响分析

研究了飞机整体翼梁结构中止裂筋条对裂纹转折特性的影响。采用ABAQUS建立有限元模型,计算了应力强度因子和T应力,通过一阶最大切向应力理论和二阶最大切向应力理论预测裂纹转角,并与试验结果进行对比,发现二阶理论能够更准确地模拟裂尖靠近筋条时的急速转折现象;通过改变腹板厚度,讨论其对裂纹转折的影响。结果表明:筋条相对腹板刚度比越大,裂纹转角越大,对整体翼梁的止裂效果越好。

某型飞机机翼下壁板整体油箱端5肋结构选型疲劳寿命研究

目的研究某型飞机机翼下壁板整体油箱端5肋结构的选型疲劳寿命。方法在结构选型设计时初步确定长桁连续和长桁断开两种结构形式的基础上,采用静力试验与疲劳试验方法对这两种结构模拟件进行对比试验验证。结果两种结构模拟件的静破坏载荷分别为588.20 k N和587.97 k N,与设计预计破坏载荷(590k N)高度一致。在相同的等幅载荷谱下,长桁连续结构的中值疲劳寿命和95%置信度与95%可靠度下的疲劳寿命分别约为长桁断开结构的1.7倍和4倍。长桁连续结构的疲劳分散性明显小于长桁断开结构。长桁连续结构的疲劳断口主要呈现脆性穿晶疲劳断裂特征;而长桁断开疲劳断口则呈现出韧窝型断裂和解理断裂的混合型穿晶疲劳断裂特征。疲劳断口微观形貌表明,长桁断开结构在疲劳过程中产生了塑性变形,这就从微观机理上解释了长桁连续结构的疲劳性能优于长桁断开结构的原因。结论在结构质量相近的情况下,长桁连续结构明显优于长桁断开结构。

机翼长桁检验柔性工艺装备研制关键技术研究

面向新一代飞机制造数字化、柔性化的需求,基于柔性工装技术,设计了机翼长桁检验数字化柔性工装系统。通过总体设计和综合精度分析研究,建立了基于现场总线技术的柔性工装控制系统,开发了柔性工装专用的工艺控制软件,最后把该系统应用于实际生产。与原有工装相比,该柔性工装极大地缩短了长桁检验工装的研制生产周期,降低了长桁检验工装的研制生产成本,提高了长桁检验效率,减少了厂房占用面积。

飞机整体梁结构止裂筋条结构参数确定方法

介绍了组合翼梁和整体翼梁结构的区别,利用ANSYS软件对整体翼梁损伤容限特性进行分析,讨论了有止裂筋条和无止裂筋条两种情况下的损伤容限特性,研究了止裂筋条在不同结构参数面积下的应力强度因子变化规律。根据静强度理论、断裂力学准则及检查间隔要求,结合整体翼梁结构参数及其传力特点,在止裂筋条面积赋初值的基础上,从止裂筋条面积能否同时满足静强度理论、断裂韧性准则及检查间隔要求角度,采用计算迭代给出了飞机整体翼梁止裂筋条结构参数确定方法。为今后飞机整体翼梁结构损伤容限设计提供了参考依据。