大型飞机翼下吊架结构方案设计与优化

发布时间：2020-09-12 11:33

　　翼下吊架是飞机发动机与机翼的连接部件,主要用于传递发动机的载荷,隔离发动机的振动。本文主要针对大型飞机翼下吊架进行结构方案设计与优化,并研究吊架结构的强度与振动特性。针对翼下吊架结构,主要做了以下三个方面的研究:(1)选定超静定的结构形式,参考已有的吊架结构,设计了一种翼下吊架结构方案。建立了后传扭的吊架结构模型,包括有限元实体模型和梁结构模型。其中,梁结构模型用于尺寸和形状优化,实体模型用于吊架的强度、振动特性分析和拓扑优化。(2)为保证飞机的安全性,吊架结构应具有足够的强度特性。本文分析了吊架结构的不同工况载荷,选取极限工况载荷条件,分析验证了吊架的强度特性。在此基础上,研究了非正常工况中的风车工况和风车载荷,分析了吊架在风车工况下的强度和振动特性。(3)对吊架结构进行了结构优化设计。首先以梁结构模型为对象,以截面尺寸为变量,质量最轻为优化目标,进行了尺寸优化;然后以挂点位置为优化目标,应力最小为评价标准,进行了挂点位置的优化;最后对吊架结构进行形状拓扑优化,得到了材料分布最优的结构形式,并对优化前后的吊架结构进行了静强度和振动特性的对比分析与验证。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V228.4
【部分图文】：

吊架,结构形式

（c）超静定式图 1.1 吊架结构形式构，如图 1.1（b），结构中的盒形梁结构直接延伸至吊架内分布着隔框，这些隔框能够使载荷均匀地由发动机传递相互连接，后接头则连接在机翼前梁与后梁之间的蒙皮上，但却能降低下翼面的疲劳问题。A300 和 C-141 等均采结构形式为超静定式结构，在该种结构形式中，有上、中梁是通过上连杆与机翼的前梁相互连接，中梁是通过左、的加强蒙皮相连接，下梁则是通过一根支撑杆与前、后梁受发动机的惯性力。中间位置的两个接头主要承担螺旋反主要承受发动机推力。该种结构形式具有结构破损安全性7 就是使用的该种结构形式。法

模型图,挂点,参数化,模型

吊架结构形式为超静定式结构，参考 C919 吊架结构形式，建立有限元实体模型成零件图并进行装配，并将 UG 模型导入 Workbench 软件中，确定单元类型，材单元格划分，从而得到有限元模型。对于某些部件要进行修改，如有限元分析过中的部分；也要对某些部件做出合理的优化，如支撑梁部分。架实体模型UG 软件中，参照已有的吊架结构模型，建立超静定式吊架结构实体模型。采用自方法，首先建立吊架的零件实体模型，然后进行装配，最终得到整体的吊架结构模件图的绘制型建立过程中，采用 UG 参数化建模的方法。首先选取吊架的承力结构部件，共部件，忽略螺栓等连接处的部件。下面给出一个零件图参数化建模的过程实例。结构的前接头用来连接发动机与吊架，既可以承受发动机的重力和惯性载荷，也扭矩载荷。而且为了保证吊架的结构破损安全性，还应该有冗余性设计，结构形示。

模型图,挂点,厚度变化,模型

图 2.3 前挂点厚度变化模型图 2.4 前挂点长度变化模型相对于图 2.2 中的吊架前挂点零件模型，图 2.3 中是零件的厚度增加，这样可以增加结构度，但重量随之增加；图 2.4 是零件的长度变短，这样可以在整体装配时，适当调节尺寸以应整体结构。同样，其它参数也可以进行修改。2.3.2 零件图的装配对于已经绘制得到的 24个零件体，在 UG装配模块进行装配。UG的装配约束主要包括齐/锁定、同心和接触对齐等。下面给出一个装配实例，如图 2.5 所示。

【参考文献】