飛機(jī)炮艙結(jié)構(gòu)有限元靜力分析及疲勞壽命估算.pdf

1、一百多年來，飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞問題伴隨著飛機(jī)的發(fā)展。在飛機(jī)飛行過程中，炮艙結(jié)構(gòu)除承受飛機(jī)其它零部件傳遞的集中載荷和空氣氣動(dòng)載荷外，還要承受航炮發(fā)射時(shí)的沖擊力，整個(gè)結(jié)構(gòu)始終處于不規(guī)則的振動(dòng)狀態(tài)。這些振動(dòng)會(huì)使炮艙結(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)態(tài)疲勞裂紋或破壞，曾經(jīng)引發(fā)過結(jié)構(gòu)鉚釘脫落、整體油箱開裂等故障。因此，預(yù)估炮艙結(jié)構(gòu)的疲勞壽命對飛機(jī)大修和結(jié)構(gòu)定檢都具有重要的作用。 本文以飛機(jī)炮艙結(jié)構(gòu)為研究對象，在三維CAD/CAM軟件CATIA中修改炮艙結(jié)構(gòu)各組件，刪

2、減了對結(jié)構(gòu)分析結(jié)果影響甚微的通孔、倒角和減重挖削等細(xì)節(jié)，導(dǎo)入通用有限元分析軟件．ANSYS中。針對導(dǎo)入的各組件實(shí)體模型，用曲面模擬蒙皮、腹板和大梁的部分框板，用曲線模擬加強(qiáng)筋、邊框和緣條，將實(shí)體模型簡化為幾何模型。運(yùn)用布爾操作，在各組件相互接觸的地方從組件中切割出共用的曲面和曲線，融合重合的點(diǎn)、線和面，建立了炮艙結(jié)構(gòu)的幾何模型。在ANSYS中，選取體單元solid45、殼單元shell63、梁單元beaml88、質(zhì)量單元mass21分別

3、對相應(yīng)的幾何模型劃分網(wǎng)格，用耦合方程實(shí)現(xiàn)23-3航炮所簡化的質(zhì)量元同炮艙結(jié)構(gòu)其它組件的連接，建立了炮艙結(jié)構(gòu)的有限元模型。本文所建炮艙結(jié)構(gòu)有限元模型可應(yīng)用于炮艙結(jié)構(gòu)的靜力分析、振動(dòng)固有特性和動(dòng)響應(yīng)分析等，為炮艙結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜態(tài)修改提供理論依據(jù)。 根據(jù)飛機(jī)飛行的實(shí)際情況，本文設(shè)置了起飛、巡航、俯沖拉平、爬升拉平、打炮后坐和打炮前沖等六種載荷工況，對炮艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析。查看各組件的應(yīng)力和變形云圖，發(fā)現(xiàn)炮艙結(jié)構(gòu)靜力破壞薄弱部位在進(jìn)氣道