基于XFEM机翼下壁板裂纹扩展分析与验证

为研究某大型飞机机翼下壁板裂纹扩展特性,首先分别使用常规有限元法和扩展有限元法对不同裂纹长度下的应力强度因子进行对比研究,然后通过扩展有限元法结合NASGRO方程,对机翼下壁板裂纹扩展进行分析并与试验结果进行对比。结果表明,相比于常规有限元法,扩展有限元法具有同样的计算精度,且裂纹界面与网格划分相互独立,具有裂纹定义简单,对裂纹尖端网格没有特殊要求等优点;基于扩展有限元法的裂纹扩展线与试验结果基本一致,表明了扩展有限元法应用于机翼下壁板裂纹扩展分析的可行性。利用扩展有限元法的裂纹扩展分析方法可以为大型飞机机翼壁板结构损伤容限设计提供参考。

民用飞机外翼与中央翼下壁板对接形式

飞机外翼与中央翼的对接结构承担着传递外翼载荷到中机身和中央翼的重任。本文首先梳理了先进民用客机的下壁板对接形式,然后给出了不同下壁板对接结构的设计要点,最后分析了典型机型下壁板对接结构的传力特性,指出下壁板结构的材料类型会影响对接结构的设计。

复合材料机翼下壁板对接区设计与分析

机翼对接设计是飞机结构设计的一个重要环节,其设计的好坏关系到飞机的飞行性能和使用安全性能。基于国外先进民用客机外翼与中央翼的对接结构形式,设计了两种复合材料机翼下壁板的对接形式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ABAQUS结合内聚力单元模型,模拟壁板蒙皮/缘条界面的失效,并获得不同对接形式构件的脱胶起始位置;通过引入Hashin失效准则的有限元模型研究拉伸载荷下对接构件的承载能力,并校核了螺栓强度;最后,比较分析了两种构件的最终失效模式,为复合材料关键连接区的细节设计提供一种有效的方法。

一种民用飞机外翼与中央翼下壁板对接形式的研究

飞机外翼中央翼的对接结构非常重要,承担着传递外翼载荷到中机身和中央翼的重任。基于民用客机的一种金属外翼与金属中央翼的下壁板对接结构,分析了对接形式的传力特性。比较了对接肋下缘条开槽深度、长桁端头斜削成不同角度的情况下,对接结构的应力的分布,得出一种较优的外翼、中央翼下壁板对接形式。

飞机油箱下壁板负压加载技术研究与应用

针对某型飞机油箱下壁板负压加载需求以及油箱所处位置空间限制等问题导致传统的充压加载以及作动筒加载无法实施的问题,设计采用气囊在油箱下壁板外侧加载,将负压转化为正压加载,并且保证了载荷施加的均布性和准确性。

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。

机翼下壁板维修孔自由尺寸优化设计

基于全机有限元模型建立了下壁板维修孔细节有限元模型。在细节有限元模型基础上定义了自由尺寸优化设计模型。以机翼整体柔度最小为目标进行自由尺寸优化设计。优化结果表明,为最小化翼盒整体柔度,下壁板维修孔两侧需要多分布材料以加强设计,而维修孔之间需要少分布材料以减弱设计。

民用飞机机翼下壁板连接强度试验方案研究

机翼的连接是飞机结构设计中最重要的环节之一,在理论分析的基础上,往往需要通过试验验证其强度性能。在机翼下壁板的连接试验中,试验件的设计往往忽略了翼根肋腹板的支持和上反角的影响。通过有限元软件,建立三个模型,就翼根肋腹板及上反角对下壁板连接的影响进行对比分析。结果表明,若试验件忽略翼根肋腹板和上反角,其变形、应力分布和紧固件载荷分配均与实际不相符。建议机翼下壁板的连接试验件考虑实际构型,设计合理的夹具进行加载试验。

民用飞机外翼、中央翼下壁板对接结构分析及试验研究

对接结构设计是飞机机翼结构设计的重要环节,其设计的优劣关系到飞机的使用寿命和安全性能。在分析国外先进民用客机外翼与中央翼对接结构型式的基础上,设计了两种机翼下壁板与对接肋的连接型式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ANSYS研究拉伸载荷下对接结构的承载能力,根据计算结果针对对接型式进行试验研究,研究其破坏模式及钉载分配。最后,比较分析了两种不同结构型式的破坏模式和载荷分配,为关键连接区的结构细节设计提供方法支持。

某型民机复合材料机翼下壁板开口补强及优化研究

根据机翼结构设计要求,下壁板的层合板上开口是不可避免的。主要对民用飞机的机翼蒙皮下壁板开口补强结构进行分析,利用有限元分析软件MSC.Patran&Nastran建立二维复合材料有限元模型,模型采用壳单元。通过计算分析,对比了未补强壁板、补片补强和加强筋补强三种不同的方案情况下,机翼蒙皮下壁板在外载荷下的位移以及应力变化,及不同角度铺层的各层应力变化,研究了补强方式及铺层角度对机翼下壁板应力分布的影响。结果表明加强筋补强能较好减小位移和最大应力,避免应力集中;在采用加强筋补强方案时,-45°的铺层方向上应力最大;在设计机翼下壁板开口补强方案时应尽量选用加强筋补强,并尽量减少-45°方向的铺层。

飞机机翼下壁板初步设计方法探讨

机翼结构设计是飞机结构设计最核心内容之一,机翼下壁板设计是机翼中的关键内容之一,其设计水平直接影响整个飞机研制的周期、费用和可靠性,甚至关系到飞机使用寿命。在飞机初步设计阶段,亟需快速有效的机翼下壁板设计方法作为指导,以便实现快速迭代,缩短研制周期,减少研制费用。基于以上需求,对机翼下壁板初步设计方法进行探讨。

某飞机机翼下壁板搭接区损伤容限分析

为了获得某飞机机翼下壁板搭接区铆钉孔损伤容限特性,依据搭接区基本结构,结合国军标损伤容限的具体要求,在初始角裂纹模式下,采用商用损伤容限分析软件NASGRO对结构在损伤容限谱载下进行了分析。同时对不同裂纹长度下结构的剩余强度进行了计算,得出了裂纹扩展长度和剩余强度随时间变化的曲线。本文的分析方法可用于飞机其它部位的损伤容限分析。

某机翼结构细节抗疲劳优化设计

针对某型飞机在使用过程中中外翼下壁板产生的裂纹故障 ,根据故障产生的原因 ,运用优化设计方法 ,建立以该部位疲劳寿命和结构增加重量为优化目标的数学模型 ;改进机翼下壁板故障部位的结构设计 ;对比分析优化前后结构的寿命。使该部位结构的改进设计在重量增加较少的条件下 ,疲劳寿命较长 。

两种民用飞机翼身对接结构比较分析

A350和波音787是当今最先进的民机代表,机体结构的复合材料含量高,形成大量的金属与复合材料的混合结构,如翼身对接结构。研究两种机型的翼身对接结构有现实的借鉴意义。阐述了民用飞机翼身对接工艺界面通常的选取范围,图解了两种机型对接工艺界面各自的特点;列举了两种机型机翼壁板对接、机翼梁对接和外翼上壁板中机身对接的结构并加以分析,比较了两种对接结构的优缺点;说明了两种对接结构对翼身装配和总装的影响;对混合结构连接的国内研究状况和设计思路做了阐述。最后总结了两种机型对接结构的特点。

基于NASGRO飞机典型结构裂纹扩展分析

损伤容限评定已经成为当前民用飞机设计的指令性要求,裂纹扩展分析是损伤容限评定的重要手段之一。NASGRO作为专业软件,提供了计算平台,根据不同的裂纹扩展分析模型,对飞机典型结构(机身加强框、机翼下壁板)进行裂纹扩展计算,比较不同方法对结果的影响。

搅拌摩擦焊——航空工业制造新技术

研制、生产具有我国自主知识产权的大型军用飞机和大型民用飞机一直令国人翘首企盼。目前,这个几代中国人半个多世纪的梦想正在逐步实现。