復(fù)合材料后壓力框開(kāi)口區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、后壓力框是后機(jī)身的前端框，是氣密客艙與后設(shè)備艙的分界框。因?yàn)閺?fù)合材料具有良好的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、較高的比強(qiáng)度和比剛度等優(yōu)點(diǎn)，目前許多商用機(jī)型，如A340、A380、B787等都采用復(fù)合材料制造后壓力框球皮結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由于檢查、維修、導(dǎo)管通過(guò)等原因，不可避免地需要多個(gè)開(kāi)口。開(kāi)口將會(huì)破壞纖維的連續(xù)性，引起應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)的承載能力。因此需要對(duì)開(kāi)口結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足承載要求。
　　本文主要針對(duì)復(fù)合材料后壓力框的開(kāi)口區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、和分析，選擇合理的開(kāi)口增強(qiáng)方式，確定適宜的增強(qiáng)區(qū)域范圍，達(dá)到明顯增強(qiáng)效果，降低結(jié)構(gòu)重量。首先，計(jì)算金屬后壓力框受內(nèi)壓載荷作用下開(kāi)口區(qū)變形和應(yīng)力分布，分析表明開(kāi)口區(qū)域可以等效為受雙軸拉伸載荷作用的矩形層壓板。采用解析法和數(shù)值法求解開(kāi)口層壓板分別在單軸拉伸載荷和雙軸拉伸載荷作用下的應(yīng)力分布和應(yīng)力集中系數(shù)，分析鋪層、板寬孔徑比對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)的影響，結(jié)果表明提高±45度層的比例，有利于減小雙軸拉伸載荷下孔邊應(yīng)力集中系數(shù)。比較了插層、順層和內(nèi)襯套

3、三種方式的增強(qiáng)效果，插層結(jié)構(gòu)不僅效率高，并能抑制分層，應(yīng)優(yōu)先選用。進(jìn)一步開(kāi)展了受單軸和雙軸拉伸載荷作用下帶圓形開(kāi)口復(fù)合材料層壓板四種補(bǔ)強(qiáng)型式的研究?；贖 off man準(zhǔn)則，分析補(bǔ)強(qiáng)型式對(duì)首層失效強(qiáng)度的影響，再通過(guò)比較開(kāi)口周?chē)鸁狳c(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)變的降低程度，分析圓形缺、環(huán)形、橢圓缺和矩形缺四種補(bǔ)強(qiáng)型式的補(bǔ)強(qiáng)效率。通過(guò)有限元參數(shù)化建模，分析了幾何尺寸對(duì)補(bǔ)強(qiáng)效率的影響，給出了不同補(bǔ)強(qiáng)型式適合的補(bǔ)強(qiáng)范圍。同時(shí)，分析了增強(qiáng)區(qū)域厚度和鋪層對(duì)增強(qiáng)效果的