典型复合材料翼盒弯曲稳定性分析与虚拟实验设计

发布时间：2021-05-21 12:36

　　近几十年间复合材料在航空航天领域得到了广泛应用,从小型构件中的应用逐渐扩大到飞机主承力结构中的应用。应用于尾翼的复合材料翼盒作为薄壁结构,容易在结构破坏之前发生失稳,导致结构提前失去承载能力,稳定性分析在翼盒的承载能力研究中十分重要。开展飞机静力试验是验证其失效模式最可靠的方法,通过虚拟仿真实验飞机静力试验可以走进高校课堂。本文以飞机尾翼盒段为研究对象,对其在弯曲载荷作用下的屈曲稳定性进行了系统的研究,并以翼盒弯曲实验为背景设计了一套虚拟仿真实验流程。首先通过合理的建模方法建立了尾翼盒段有限元模型,进行了理论态有限元仿真分析,深入研究了边界条件对翼盒屈曲载荷与模态的影响,对比了不同的边界条件模拟方法下翼盒变形情况及位移的差异,确定了翼盒结构在弯曲载荷下的屈曲载荷与模态。进一步通过将试验夹具模型导入数值模型,进行了高度模拟真实工况的试验态有限元仿真分析,得到了更接近翼盒弯曲试验结果的屈曲载荷与模态,归纳了试验态仿真结果与理论态仿真结果的差异。分析结果表明,本文中的建模方法与边界条件模拟合理有效,对翼盒弯曲试验数值分析有参考价值。为满足虚拟仿真实验在本科教学中的应用要求,以翼盒弯曲试验为示... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 复合材料翼盒静力试验的国内外研究现状
        1.2.2 虚拟仿真实验的国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 翼盒相关理论与虚拟仿真实验理论基础
    2.1 引言
    2.2 翼盒结构组成
    2.3 稳定性分析方法
        2.3.1 薄壁结构屈曲分析
        2.3.2 线性屈曲分析
        2.3.3 非线性屈曲分析
    2.4 虚拟仿真实验在本科教学中应用的理论基础
        2.4.1 虚拟仿真技术
        2.4.2 建构主义理论
        2.4.3 情景认知理论
    2.5 本章小结
第3章 复合材料翼盒弯曲试验的理论态仿真分析
    3.1 引言
    3.2 弯曲试验简介与有限元模型的建立
        3.2.1 翼盒三维模型介绍
        3.2.2 弯曲试验概况
        3.2.3 有限元模型的建立
    3.3 盒段弯曲试验理论态稳定性分析
        3.3.1 特征值屈曲分析
        3.3.2 非线性分析
    3.4 本章小结
第4章 复合材料翼盒弯曲试验的试验态仿真分析
    4.1 引言
    4.2 试验方案设计
        4.2.1 加载方式
        4.2.2 试验件夹具
    4.3 复合材料盒段试验态有限元仿真分析
        4.3.1 线性特征值分析
        4.3.2 非线性分析
    4.4 本章小结
第5章 虚拟仿真实验设计
    5.1 引言
    5.2 5E模型概念框架
    5.3 基于5E模型概念框架的虚拟仿真实验教学设计
    5.4 虚拟仿真实验方案设计
        5.4.1 虚拟仿真软件简介
        5.4.2 虚拟仿真实验——以复合材料尾翼盒段弯曲试验为例
        5.4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]先进复合材料在飞机上的应用及其制造技术发展概述[J]. 宁莉,杨绍昌,冷悦,任学明,苏霞,闫超.  复合材料科学与工程. 2020(05)
[2]瑞玛试验机拉拉试验夹具设计及有限元分析[J]. 邵长敬,卢曦.  农业装备与车辆工程. 2020(03)
[3]虚拟仿真实验平台在实验教学中的应用现状[J]. 关松磊.  长春教育学院学报. 2018(11)
[4]民用飞机复合材料后机身结构适航验证方法[J]. 樊则文,陈挺,张绪.  高科技纤维与应用. 2018(02)
[5]通用飞机复合材料结构低成本制造技术[J]. 陈静,程文礼,李贤德.  新材料产业. 2017(12)
[6]加筋结构后屈曲有限元建模方法研究[J]. 万春华,段世慧,吴存利.  机械科学与技术. 2015(05)
[7]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳.  复合材料学报. 2015(02)
[8]力学虚拟仿真教学实验室建设的探讨[J]. 雷冬,朱飞鹏,殷德顺,武清玺.  实验技术与管理. 2014(12)
[9]国外飞机先进复合材料技术[J]. 刘善国.  航空制造技术. 2014(19)
[10]复合材料盒段弯曲试验与数值研究[J]. 童瑶,白瑞祥,刘衰财,黄宝昌.  大连工业大学学报. 2014(01)

博士论文
[1]复合材料层合板螺栓连接挤压性能表征分析及夹具研究[D]. 刘长喜.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3199716