单向载荷下民机纤维金属壁板拉压强度预估方法研究

发布时间：2020-06-20 06:56

【摘要】：纤维金属加筋壁板作为一种新型轻质结构件,在航天航空等诸多工程领域得到了广泛的关注。在现实应用中,壁板结构会受到外加载荷的影响,疲劳损伤和屈曲失稳是最常出现的失效形式。为确保民机纤维金属加筋壁板构件的安全使用,工程研发者需通过试验研究其失效特性并进行强度校验,但试验方法的经济成本较高,可重复性差、周期长。为了推动纤维金属加筋壁板更好的应用,本文采用理论方法和有限元模拟方法对该壁板在轴向拉伸和压缩载荷下的强度进行探究分析,建立具有合理性和可行性的壁板强度预估方法。在理论分析中,通过从复合材料层板和铝锂合金焊接壁板的拉伸强度理论分析着手,依据复合材料力学中弹性模量混合律,建立了大型纤维金属加筋壁板抗拉强度的理论预测公式,并验证了理论公式具有一定的准确性;同时通过对传统极限载荷法进行改进,推导了纤维金属加筋壁板轴压破坏强度理论预测公式,得到壁板极限承载载荷和压缩强度预估值,并与压缩试验结果比较可知,理论预测值比试验值小2.92%。通过ABAQUS有限元软件对纤维金属加筋壁板进行轴压仿真分析,得到屈曲损伤载荷和整体破坏载荷,对比可知,该纤维金属加筋壁板发生局部屈曲后依然有很大的承载能力,具有很大的后屈曲承载空间,通过输出失效云图观察到壁板结构的轴压损伤形式主要是长桁间蒙皮的部分屈曲、局部长桁屈曲以及整体壁板失稳破坏。同时对壁板结构进行了拉载模拟分析,将模拟结果与试验值进行对比,相对偏差较小,且输出的应力云图可以观察到壁板的高应力区,显示其失效过程,在今后新结构的预研阶段,可以应用有限元模拟替代飞机壁板大型结构件拉伸试验,减少预研的周期和成本,使试验的效率得到提高。此外,本文详细探讨了长桁高度、厚度、数量对纤维金属加筋壁板轴压极限破坏强度的影响,通过综合考虑材料利用率和经济成本后根据曲线走势分析,提供了壁板长桁结构的最优设计方案。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V215
【图文】：

C919总装

第 1 章 绪论1.1 课题研究背景和意义一个国家的强大需要有航空领域的自主性与高水平，经济的飞速发展也需要有高新技术的支持[1]。2015 年 11 月 2 日，国产大型商用客机 C919 正式完成总装下线（图 1-1、图 1-2），C919 大型商用客机的研制成功不仅是我国建设新型创新型国家与核心竞争力战略决策的重要体现，同时意味着我国航空航天科技发展已步入了国际前列。

【参考文献】

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本文编号：2722046