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(shì)。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(kāi)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(duì)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(guó)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(guò)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(duì)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(zhǎng)桁關(guān)鍵結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及離散源損傷容限等問(wèn)題。通過(guò)長(zhǎng)桁終止端處采用縮短膠接界面長(zhǎng)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(guò)壓差載荷下帽型長(zhǎng)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(shù)脂填充對(duì)界面初始破壞模式有明顯影響;長(zhǎng)桁截面參數(shù)對(duì)界面性能的影響很小。研究了機(jī)身壁板離散源損傷問(wèn)題,分析了緣條/蒙皮間界面性能對(duì)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(jiàn)復(fù)合材料工藝工時(shí)估算的修正模型,并編制了成本評(píng)估系統(tǒng);通過(guò)對(duì)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(duì)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(duì)機(jī)身后段的兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了成本評(píng)估。
　　(6)通過(guò)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