基于乘员生存性的机身结构适坠性设计与评价方法研究

发布时间：2022-12-10 23:51

　　飞机结构的适坠性（Crashworthiness）是指飞机在发生坠撞事件时,机体结构保护乘员生命安全的能力。通过改进飞机的机身结构、客舱布局和内部设施等来改善飞机的适坠性能,可以在付出较小机体结构重量代价的条件下,显著提升乘员在坠撞事故中的生存概率。在我国大飞机项目的发展阶段,在适航审定初期向审定机构合理解释条款内容,提出符合性验证方法,开展基于乘员生存性的机身结构适坠性设计与评价方法研究,对民机结构设计工作具有十分重要的理论研究意义与工程应用价值。本文研究工作受某型机总体单位资助,以该机机身结构适坠性设计需求为研究背景,在梳理、分析国内、外适坠性相关研究成果的基础上,对结构适坠性适航的含义、考核边界设定、取证方法、乘员损伤评估方法等进行了较为深入的研究,并将乘员损伤评估方法与有限元分析技术相结合,以乘员生存性为设计目标,从金属机身结构部件适坠性设计、破坏模式控制、结构优选、复合材料机身结构的适坠性建模与评估方法等方面对机体结构适坠性进行了系统性研究。主要研究成果与创新点如下:1.基于人体伤害指标,考虑乘员过载与作用时间,提出了基于乘员生存性的民机结构适坠性设计与评价概念。通过研究适坠... 

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 飞机结构坠撞试验研究进展
    1.3 飞机适坠性数值仿真研究进展
    1.4 飞机适坠缓冲材料及结构形式研究进展
    1.5 民机适航符合性验证方法梳理
        1.5.1 民机适航符合性验证方法研究现状
        1.5.2 适航符合性验证方法概述
    1.6 本文的主要研究内容与创新点
        1.6.1 本文的主要研究内容
        1.6.2 本文的创新点
2 基于乘员生存性的民机机身结构适坠性评价方法
    2.1 民机机身结构适坠性相关条款梳理及分析
    2.2 飞机坠撞事故分类
    2.3 基于乘员生存性选取民机坠撞考核指标
    2.4 基于乘员生存性构建民机结构适坠性评价方法
        2.4.1 乘员损伤评估体系
        2.4.2 民机结构适坠性评价方法
    2.5 本章小结
3 考虑乘员损伤的机身结构适坠性建模与分析方法
    3.1 机身结构建模与分析方法
        3.1.1 机身结构坠撞数值计算方法
        3.1.2 结构材料力学特征的描述
        3.1.3 机身结构坠撞计算数据处理技术
        3.1.4 机身结构建模及分析过程
    3.2 乘员座椅约束系统耦合作用建模与分析方法
    3.3 带假人全尺寸机身段建模与分析方法
    3.4 本章小结
4 基于乘员生存性的某型机机身结构坠撞响应分析
    4.1 某型机机身结构坠撞数值仿真
    4.2 某型机机身结构适坠性能影响因素分析
        4.2.1 立柱角度对机身段适坠性能的影响
        4.2.2 立柱构型对机身段适坠性能的影响
        4.2.3 结构重量对机身段适坠性能的影响
        4.2.4 立柱刚度对机身段适坠性能的影响
        4.2.5 结论
    4.3 带乘员全尺寸机身坠撞响应分析
        4.3.1 未满载正常坠撞响应分析
        4.3.2 满载正常及严酷坠撞响应分析
        4.3.3 结论
    4.4 某型机机身结构适坠性改进设计方案
        4.4.1 改变人因条件提高机身适坠性的设计方案
        4.4.2 改变机身结构提高机身适坠性的设计方案
        4.4.3 结论
    4.5 本章小结
5 复合材料机身结构适坠性初探
    5.1 碳纤维增强树脂基层合板应变率相关损伤数值模型构建
        5.1.1 考虑应变率的本构关系
        5.1.2 损伤模型
        5.1.3 本构模型验证
    5.2 复合材料机身框段结构建模
        5.2.1 典型机身段构成
        5.2.2 材料属性
        5.2.3 接触设置与边界条件
    5.3 机身坠撞性能分析
        5.3.1 蒙皮铺层角度影响
        5.3.2 立柱铺层角度影响
        5.3.3 立柱构型影响
        5.3.4 结论
    5.4 本章小结
6 总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料机身结构件冲击模拟与吸能特性研究[J]. 罗海波,燕瑛,孟祥吉,靳璨,温永海.  复合材料学报. 2015(04)
[2]复合材料波纹梁冲击试验与数值模拟[J]. 孟祥吉,燕瑛,罗海波,侯康,梁祖典,宫少波.  复合材料学报. 2015(01)
[3]民机机身段和舱内设施坠撞试验及结构适坠性评估[J]. 刘小川,郭军,孙侠生,牟让科.  航空学报. 2013(09)
[4]基于理想弹塑性模型的复合材料结构耐撞性分析[J]. 黄建城,王鑫伟.  材料工程. 2013(02)
[5]运输类飞机适坠性审定技术研究进展[J]. 郝鹏,冯振宇,邹田春.  航空科学技术. 2011(05)
[6]客舱地板斜撑杆对民机典型机身段耐撞性能的影响[J]. 任毅如,向锦武,罗漳平,郑建强.  航空学报. 2010(02)
[7]民用飞机适航符合性验证方法探讨[J]. 曹继军,张越梅,赵平安.  民用飞机设计与研究. 2008(04)
[8]先进复合材料在航空航天领域的研发与应用[J]. 沈军,谢怀勤.  材料科学与工艺. 2008(05)
[9]复合材料技术与大型飞机[J]. 陈绍杰.  航空学报. 2008(03)
[10]民用飞机水上迫降适航验证程序的研究[J]. 吴世德,田彬.  民用飞机设计与研究. 2007(03)

博士论文
[1]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010



本文编号：3717745