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。

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。

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。

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。

复材长桁与钛合金接头超差对连接强度的影响

针对复材长桁与钛合金接头因制造缺陷无法正常连接的情况,设计了正常连接、长桁立边失效连接、长桁自由边失效连接3种连接形式的对比试验,并采用有限元分析了超差连接情况下结构的破坏模式与破坏载荷的变化规律。结果表明:3种连接形式结构的破坏模式一致,均在蒙皮预制裂纹处沿着45°纤维方向破坏;不同连接形式对连接刚度基本没有影响;长桁立边失效对连接强度影响较小,破坏载荷下降5.31%;长桁自由边失效对连接强度影响较大,破坏载荷下降22.13%。长桁自由边失效是最严重的失效情况。

长桁接头柔性测量夹具的设计

飞机对接面长桁接头钻模用于钻制长桁接头的连接孔,结构相似,数量较大,其制造依据是实物标工,涉及孔位、长桁轴线、理论外形等特征的协调,测量长桁孔位及长桁轴线通常使用过渡板间接测量法,数量大、周期长。采用柔性夹具间接测量法,方便快捷,周期短,可重复使用,缩短了夹具制造周期。

激光焊接与铆接铝合金接头力学性能对比研究

分析激光焊接蒙皮-桁条结构优势的基础上,进行了铝合金激光焊接-铆接平板搭接接头力学性能对比实验。结果表明:所有底板厚度的试验断裂位置均在铆接一侧。同时进行了激光焊接-铆接T型接头力学性能对比实验。结果表明:所有底板厚度的试验断裂位置均在铆接一侧。

复合材料加筋壁板长桁终止端混合连接设计分析

对缩短胶接面长度以提高起裂载荷的复合材料加筋壁板长桁终止端新型混合连接设计进行了研究。采用经试验验证的有限元方法,对长桁终止端混合连接的传载与失效机制进行分析,并研究了胶接面长度对结构起裂载荷的影响规律。研究结果表明:新型混合连接设计中紧固件提供的法向约束以及剪切载荷传递路径可显著提升终止端结构的起裂载荷,并增强终止端处界面的抑制损伤扩展能力;结构的起裂载荷随着胶接面的缩短而提高;当胶接面前缘退至连接区末排紧固件之后,可避免结构在最终破坏前发生界面失效,结构强度由蒙皮的机械连接强度决定。