复合材料机翼壁板结构快速优化设计方法研究

发布时间：2017-11-02 07:29

  本文关键词：复合材料机翼壁板结构快速优化设计方法研究

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【摘要】：复合材料在飞机结构中所占的比重已经成为衡量飞机先进性的重要指标之一。加筋壁板结构能够有效提高结构的承载能力和抗失稳能力,并减轻结构重量,因而广泛应用于复合材料机翼结构中。复合材料各向异性的力学性能特点,大大增加了结构设计工作特别是快速化设计工作的难度。现今的加筋壁板优化设计方法大多依靠有限元细节模型或者代理模型,这就导致计算量大,设计周期长。因此,研究一种适用于复合材料机翼壁板结构的快速化设计方法,是一项有重要工程意义的工作。本文提出一种适用于不同截面形式的加筋壁板结构快速设计方法,根据加筋壁板的等效模型,以加筋板整体屈曲、局部屈曲、筋条扭转屈曲临界载荷的理论计算方法为基础,将总体屈曲、局部屈曲和筋条扭转屈曲的临界载荷与设计载荷相等作为优化设计准则,优化得到重量较轻、承载效率较高的加筋壁板结构形式。并且采用有限元软件对优化结果进行验证,说明此方法的准确性与可靠性。本文对某轻型飞机机翼结构进行了载荷计算、选材分析、构型选择,并且采用上述快速设计方法完成了该机翼的打样设计。以打样设计模型为基础,先对传力影响较大的接头耳片进行了快速设计,接着采用NASTRAN完成了机翼的细节优化设计,进一步实现了机翼减重,设计结果较好地满足了设计要求。
【关键词】：加筋板 复合材料 机翼盒段结构 刚度等效 屈曲 优化设计
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V214.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 复合材料结构的发展历程12-13
• 1.2 加筋板结构的承载特点与研究现状13-15
• 1.3 复合材料加筋结构的快速化设计15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 复合材料加筋壁板结构快速设计方法研究18-35
• 2.1 加筋壁板结构的刚度等效方法18-22
• 2.1.1 复合材料刚度特性的计算18-19
• 2.1.2 加筋壁板结构刚度等效与简化19-22
• 2.2 加筋壁板结构的屈曲失稳计算22-28
• 2.2.1 复合材料加筋壁板失稳分析22-23
• 2.2.2 加筋壁板局部屈曲的计算23-26
• 2.2.3 加筋壁板总体失稳的计算26-27
• 2.2.4 加筋壁板筋条扭转失稳的计算27-28
• 2.3 盒段加筋板结构的优化设计28-34
• 2.3.1 机翼盒段结构的模型简化28-30
• 2.3.2 盒段加筋壁板结构优化设计准则30-31
• 2.3.3 盒段加筋壁板结构的稳定性优化算例31-32
• 2.3.4 有限元模型验证与结果分析32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 复合材料轻型飞机机翼结构的快速化设计35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 复合材料机翼结构的设计要求：35-36
• 3.3 机翼载荷计算36-41
• 3.3.1 飞行包线的绘制36-37
• 3.3.2 机翼平衡载荷计算37-40
• 3.3.3 机翼气动载荷的快速计算与加载40-41
• 3.4 机翼结构的选材分析41-43
• 3.4.1 选材分析的基本方法41-43
• 3.5 机翼结构的打样设计43-49
• 3.5.1 机翼的构型选择43
• 3.5.2 翼梁的布置43-44
• 3.5.3 翼肋和筋条的布置44
• 3.5.4 帽型筋条加筋板的失稳特性计算44-46
• 3.5.5 打样模型的建立46-47
• 3.5.6 打样设计结果的有限元验证47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 机翼结构的接头设计和总体优化50-59
• 4.1 机翼根部连接接头的初步设计50-53
• 4.1.1 接头形式选择和尺寸计算50-52
• 4.1.2 接头的有限元模拟52-53
• 4.2 复合材料机翼结构的综合优化设计53-58
• 4.2.1 复合材料结构的综合优化方法53-54
• 4.2.2 复合材料机翼结构的优化设计模型54-55
• 4.2.3 复合材料机翼优化结果分析55-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-60
• 5.1 全文总结59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-63
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1130589