整体加筋壁板轴压承载能力计算方法研究

准确计算整体加筋壁板轴压承载能力是机翼壁板设计分析中的关键因素,对飞机机翼结构效率的提高和重量控制至关重要。因此必须研究掌握更为精确的整体加筋壁板轴压承载能力计算方法。在提出加筋壁板弯曲承载能力等效法的基础上,结合壁板轴压试验研究了三种蒙皮有效宽度计算方法的准确度,同时比较喷丸与未喷丸的壁板单元压损试验结果,引入了喷丸处理对整体加筋壁板压缩强度的影响量,从而建立了更加完善准确、实用的工程计算方法。

整体加筋壁板剪切试验件的分析与设计

采用有限元方法,对整体加筋壁板5种典型缺口区细节试验件进行了应力分析及屈曲载荷计算,给出了加筋壁板试验件较优结构形式。并对连接区厚度和宽度进行参数化影响分析,得到了剪应力及临界屈曲载荷变化曲线。依据计算结果设计出连接区变宽度变厚度试验件。设计思路和分析方法可为整体加筋壁板剪切试验件的设计提供参考。

整体加筋壁板轴压强度设计方法

基于Johnson-Euler公式建立了中长柱整体加筋壁板压缩强度工程计算方法,经过7050铝合金整体加筋壁板的轴向压缩试验验证是合理的,压缩失稳载荷计算误差满足设计要求。在整体加筋壁板总面积相同的条件下,压缩失稳载荷随蒙皮与长桁的面积比λ增加呈现出先增加后降低的变化规律,据此通过调整λ可获得整体加筋壁板较佳的设计方案。

整体加筋壁板裂纹的应力强度因子研究

通过基于ANSYS的整体加筋壁板三维有限元模型,系统研究了筋板面积比β(即筋条与壁板横截面积之比)以及筋条高宽比(h/b)对壁板内中心对称穿透直裂纹应力强度因子的影响。研究发现:在裂纹向两侧均匀扩展并不断靠近筋条的过程中,只有合理设计筋条尺寸,筋条才能对裂纹应力强度因子起到有效削弱作用,从而延长结构疲劳寿命。给定筋板面积比,若筋条宽或者筋条高不大于壁板厚度(h/t≤1或b/t≤1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而增大,筋条止裂作用减弱;而当筋条宽和筋条高均大于壁板厚度时(h/t>1且b/t>1),应力强度因子随着筋条高宽比的增大而减小,筋条止裂作用增强。基于大量有限元结果拟合的壁板裂纹应力强度因子经验公式可供工程人员进行快速估算。

整体加筋壁板轴压稳定性试验与分析

以机翼整体壁板为分析对象，介绍了整体壁板轴压许用应力的工程计算方法，并通过对轴压许用值的试验结果和计算结果进行对比分析，确定了适用于此类整体加筋壁板构型的轴压许用值的工程计算方法。