民機(jī)復(fù)合材料增壓艙段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、復(fù)合材料在機(jī)身中的應(yīng)用已成為新一代大型客機(jī)的設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢。本文基于CCAR25部等文件要求,參考NASA等機(jī)構(gòu)的復(fù)合材料機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究經(jīng)驗(yàn),開展了復(fù)合材料機(jī)身后段結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)分析工作,并對其中的典型結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行了研究。本文的主要內(nèi)容包括:
　　(1)在國內(nèi)首次完成了復(fù)合材料機(jī)身增壓艙段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程中除滿足適航條例要求外,還考慮了結(jié)構(gòu)的工藝性因素。最終設(shè)計(jì)方案比金屬方案減重約18.5％,可視面積增大了約10.5%。

2、>　　(2)發(fā)展了適用于復(fù)合材料機(jī)身結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接設(shè)計(jì)數(shù)值分析方法,包括整體-局部單釘模型和整體-局部結(jié)構(gòu)模型分析方法。前者適用于構(gòu)型及載荷復(fù)雜的連接結(jié)構(gòu),并可用于拉脫載荷失效分析與強(qiáng)度校核;后者可用于精細(xì)分析結(jié)構(gòu)規(guī)整且載荷形式較為單一連接設(shè)計(jì)。
　　(3)提出了復(fù)合材料機(jī)身結(jié)構(gòu)中主要機(jī)械連接區(qū)域的構(gòu)型方案,包括機(jī)身壁板的環(huán)向以及縱向連接等構(gòu)型方案,并采用本文發(fā)展的多釘連接數(shù)值分析方法對上述構(gòu)型方案進(jìn)行了細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)分析。
　　

3、(4)研究了復(fù)合材料加筋壁板中長桁關(guān)鍵結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及離散源損傷容限等問題。通過長桁終止端處采用縮短膠接界面長度的新型混合連接設(shè)計(jì)的機(jī)理研究及參數(shù)化分析,指出了該構(gòu)型在拉伸載荷下提高起裂載荷的設(shè)計(jì)規(guī)律。通過壓差載荷下帽型長桁緣條/蒙皮界面破壞的研究,發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)圓角處填充物與自由邊處的樹脂填充對界面初始破壞模式有明顯影響;長桁截面參數(shù)對界面性能的影響很小。研究了機(jī)身壁板離散源損傷問題,分析了緣條/蒙皮間界面性能對蒙皮裂紋擴(kuò)展和承載能力的影響。

4、r>　　(5)建立了基于MPCM方法的常見復(fù)合材料工藝工時(shí)估算的修正模型,并編制了成本評估系統(tǒng);通過對構(gòu)件制造成本中的復(fù)雜性因素進(jìn)行分析,研究了制造經(jīng)濟(jì)性對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響規(guī)律,探討了復(fù)合材料機(jī)身元構(gòu)件工藝及布局方案選擇的經(jīng)濟(jì)性原因;結(jié)合維修成本估算方法—Liebeck模型,對機(jī)身后段的兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了成本評估。
　　(6)通過復(fù)合材料機(jī)身后段綜合設(shè)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)了以下設(shè)計(jì)規(guī)律:機(jī)身壁板分縫除工藝條件及成本因素限制外,還應(yīng)考