复合材料机翼盒段构型优选及参数优化

发布时间：2020-10-25 21:54

　　 飞行器机翼盒段结构型式的选择是结构设计阶段的重要内容之一。随着复合材料的大量运用,计算机技术的不断发展,基于高性能设计要求的机翼结构型式也越来越复杂且多样化,出现了复合材料结构、夹层结构、整体式结构以及智能结构等新型结构型式。机翼盒段作为飞机结构的主承力结构,其结构型式的选择则是重中之重。本文首先简要描述了国内外机翼结构型式的发展历程及研究现状,并介绍了现代机翼结构选型设计所需要用到的一些基本理论和方法。接着介绍了本文所要研究的三种机翼盒段结构型式:多墙式构型、加筋板式构型和纤维增强泡沫层合板式构型。然后基于有限元方法,建立了这三种结构型式的机翼盒段的有限元模型,对其中纵向构件的个数和复合材料面板各方向铺层厚度进行优化。根据结构优化设计的结果并对比优化后的结构质量,优选出每种机翼盒段结构型式中质量最轻的构型设计参数。通过对优化后三种构型机翼盒段的质量和复合材料铺层厚度的分布进行分析,对比讨论了三种结构型式的机翼盒段的优缺点。最后,本文还提出了进一步研究纤维增强泡沫层合板式结构型式可能需要关注的一些问题。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V214.11
【部分图文】：

[27]针对给定外形的机翼模型和加载方式，考虑了三种机翼结构型式：直梁式、厚蒙皮式和泡沫夹芯式，其结构示意图如图1.5。然后采用ABAQUS有限元分析软件中基于Hashin理论的纤维增强复合材料失效准则以及损伤扩展分析方法，对机翼结构进行强度校核分析。最后得到结果表明直梁式机翼的载荷质量比最大，但质量也最大；泡沫夹芯式机翼质量最轻，且其载荷质量比只是略小于直梁式机翼。

第三章 机翼盒段结构初始条件描述研究三种飞机机翼盒段构型:多墙式构型、加筋板式构型和纤劣。首先要确定机翼盒段外形尺寸，然后分别建立三种构型及位移为约束，设定设计变量，以结构质量为目标函数，优构件个数。最后再将三种构型优化得出的最优结构参数进行机机翼盒段外形尺寸主要参考了某原型机的机翼，其翼展为形尺寸定为：长 L=5 米，宽 B=3 米，高 H=0.2 米。三种构型 为飞机机翼盒段外形尺寸示意图。其中，盒段的上下面为简

图 3.2 二墙式构型结构示意图式构型段的构型设计中经常会用到的加筋板的结构型式。一般来说，皮和加强筋条通过一些连接件连接而成的组合元件结构，该结条有很强的轴向承载能力，通常相互平行或接近平行地布置在程中起着重要的作用；而蒙皮则主要承受剪力。在现代飞机机这种加筋板结构，而在设计分析时经常会将其简化为筋条互相种机翼盒段的构型进行优化设计，并与其它两种构型进行对比及个数如下：：翼肋，肋与肋的间距 d=0.25m，故总共布置了 20 根翼肋。：加筋板式机翼盒段构型的纵向构件除两个大梁外均为 L 型筋 L 型筋条以及中间一个腹板构成，筋条等间距布置。因为要优里筋条的布置间距可通过筋条的个数以及盒段的宽度计算得到
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本文编号：2856007