飞机复合材料蒙皮打磨的并联机构刚度研究

发布时间：2021-01-20 18:19

　　民航新型飞机广泛应用复合材料,蒙皮是易损伤结构,其维修需要打磨。复合材料蒙皮是复杂空间自由曲面结构,现有人工打磨的质量不稳定且维修时间长,亟需研发高刚度的自动化装备。面向飞机复合材料蒙皮维修曲面打磨的需求,在国家自然科学基金和民航联合研究基金资助下,系统研究了一种非对称并联机构的静刚度建模策略。考虑非对称并联机构的结构特点,探究其位置逆解问题,得到动平台与支链间的速度关系。采用基于运动学正解的空间搜索法,综合机构尺度影响因子和以机翼为打磨对象的参数条件,分析并联机构工作空间的构成。根据虚功原理建立支链和动平台参考点间的映射,基于子结构综合思想,建立考虑球铰和虎克铰弹性的UPS支链刚度矩阵,结合单元集成法和矩阵位移法推导出平行四边形支链的刚度矩阵,利用变形叠加原理在界面协调条件下构造出并联机构末端的半解析静刚度模型。实现机构在全域内静刚度的预估,得到工作空间中的刚度分布规律。搭建机构的有限元模型,在工作空间的典型位姿下进行静力学解析,计算并联机构的各向变形规律,对比分析刚度解析模型与有限元模型的差异,验证静刚度建模方案的正确性。通过模态分析获得并联机构的动态特性,找到容易产生共振的部位。... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

飞机复合材料蒙皮损伤的主要因素

而空客 A350 则为 52%[4-6]。如图1-2 所示。目前国内大客机 C919 同样对复合材料的使用有特定规定，大约占机身重量20%左右。民用飞机（还有商用飞机和通用航空机）的复合材料的广泛使用使得迫切需要先进的维修技术和维护设备，以实现高效稳定的复合材料结构加工。图 1-2 复合材料在飞机结构上的重量占比演变飞机复合材料结构复杂程度使得打磨和维修的难度远大于传统航空金属结构。美国CACRC 在 2007 年承认，在与民用飞机复合材料维修出现发生的维修情况，一直以来都尚未得到彻底的解决[7-8]。与不断增长的应用相比，复合材料修复和技术标准或规范的确定探讨属于比较滞后[9-10]。目前常采用的手工打磨受到工人技术等级和熟练程度的影响，工作效能不高、打磨空气差、工作强度大、打磨精度无法保障（如图 1-3）。手工打磨方法在针对空间曲面包含不恰当碰撞、曲面的空间曲率不固定等问题上，可能会发生蒙皮表层有凹坑甚至过量磨削的现象，从而无法达到机身表层质量的规定。这导致飞机蒙皮的使用寿命缩短

复合材料


本文编号：2989537