基于复合材料的某飞机零部件轻量化研究

发布时间：2017-06-30 01:13

  本文关键词：基于复合材料的某飞机零部件轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在满足飞机任务需求的前提下，降低飞机重量是飞机设计者永远追求的目标，也是飞机设计永恒的主题。对于飞机结构设计而言，轻量化设计已成为整机产品开发的主要潮流，轻量化设计，意味着更少的材料使用，更轻的机身重量，更少的碳排放量。从结构设计的角度来看，飞机结构的重量越轻，在相同的条件和油耗下，飞机的飞行航程越大，因而在满足一定的强度、刚度和寿命的条件下，要求飞机结构重量越轻越好。飞机设计过程中为了减轻结构重量，除了采用合理的结构形式之外，选用强度、刚度大而重量轻的材料也是非常有效的方法。 先进复合材料的应用，对飞机结构轻质化、整体化和高性能化起着至关重要的作用，复合材料技术已经成为影响飞机发展的关键技术之一。继通用塑料、工程塑料后，20世纪70年代初研究开发成功出的特种工程塑料，是第三代高分子材料的一个新领域。特种工程塑料具有高强度，高模量、耐高温、耐辐射及尺寸稳定等特点，在航空航天、电子电器、汽车、机械制造等高新技术领域发挥着日益重要的作用。聚醚醚铜（Poly Ether Ether Ketone，简称PEEK）是由英国ICI公司在1977年开发成功，并由英国Victrex公司在80年代初期实现工业化生产的一种高性能特种工程塑料，，被誉为塑料工业的金字塔尖。在航空航天领域，PEEK及其复合材料一问世就被作为一种军工材料应用于航天、航空领域，主要替代铝和其他金属材料制造各种飞机零部件。 本文结合吉林大学与中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司签署的《XXX机型环控系统绝热护套》项目，对某飞机换热套管零部件材料轻量化中的力学问题进行研究。采用吉林大学研发的新型PEEK复合材料，替代某型号飞机传统的换热套管零部件，达到飞机轻量化的目标。针对该轻量化设计，本文对替换PEEK复合材料后的换热套管零部件结构，进行基于静力学和动力学的安全性分析。对换热套管零部件几何模型进行网格划分，建立了有限元模型；对换热套管零部件进行了特定工况下的有限元仿真分析；探讨了PEEK复合材料弹性模量、外管厚度和外管边沿卡扣对有限元结果的影响。本课题的研究成果为PEEK复合材料在换热套管中的应用奠定了理论基础，对机身减重有着非常重要的作用。
【关键词】：飞机零部件 轻量化 复合材料 有限元仿真分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V262.3;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 飞机轻量化的研究意义10-11
• 1.2 飞机材料轻量化的发展历程11-14
• 1.3 复合材料在飞机轻量化中的应用14-16
• 1.4 特种工程塑料 PEEK 及其复合材料16-17
• 1.5 本文研究的主要内容17-20
• 第2章 有限元方法在飞机结构上的应用20-30
• 2.1 飞机结构中的有限元分析20-22
• 2.2 板壳问题有限元分析22-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 换热套管零部件有限元模型的建立与仿真30-52
• 3.1 换热套管零部件介绍30-31
• 3.2 有限元模型的建立31-36
• 3.2.1 单元的选取32
• 3.2.2 网格划分32-34
• 3.2.3 部件连接关系的简化34-35
• 3.2.4 换热套管有限元模型35-36
• 3.3 换热套管零部件有限元仿真分析36-51
• 3.3.1 模型参数的选定36
• 3.3.2 强度、刚度分析结果36-47
• 3.3.3 计算模态分析47-51
• 3.4 本章定性结果分析51-52
• 第4章 外管复合材料参数及结构对仿真结果影响的分析52-58
• 4.1 厚度对仿真结果的影响52-53
• 4.2 弹性模量对仿真结果的影响53-54
• 4.3 卡扣对仿真结果的影响54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 作者简介及攻读硕士学位期间研究成果64-66
• 后记和致谢66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高革;;Al-Mg-Al_2O_3-MgO复合材料的制取方法[J];轻合金加工技术;1975年02期

2 李润民 ,张引枝 ,刘振宇;CA SELECTS Carbon Graphite Fibers[J];新型炭材料;1993年01期

3 蒋汉生;;玻璃钢/复合材料在大型异形建筑结构中的应用特点[J];玻璃钢;1995年04期

4 王铁军;熊宁;周武平;秦思贵;;新型金属熔体浸渗复合材料的研究进展[J];机械工程材料;2006年09期

5 许幸新;刘传绍;赵波;;超声振动钻削SiC颗粒增强铝基复合材料时的切削力研究[J];工具技术;2007年01期

6 赵瑞方;华坚;聂建斌;;蜂窝状三维织物及其加强复合材料的研制[J];纺织科技进展;2007年05期

7 汪志芬;林华;张可喜;王江;符新;;淀粉/天然橡胶复合材料的研究[J];弹性体;2008年02期

8 陈雷;曾黎明;罗兰;张超;;聚醚醚酮树脂的改性及应用进展[J];塑料科技;2009年12期

9 赵德旭;李巧玲;;碳纳米管/环氧树脂复合材料的研究进展[J];塑料科技;2009年12期

10 J.P.Giltrow;J.K.Lancaster;郑云翼;;碳纤维增强聚合物的摩擦和磨损[J];流体机械;1973年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 何九领;鲁金华;;复合材料失效分析[A];探索 创新 交流（第4集）——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年

2 刘时风;王勇;陶雪荣;陈显锋;;AU2000声-超声复合材料检测系统研制[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年

3 佟景伟;沈珉;王世斌;李鸿琦;穆祥新;;复合材料变形与损伤的光力学细观实验系统[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

4 郜永娟;刘正英;杨鸣波;;注塑成型CB/iPP/HDPE复合材料电性能的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

5 马寒松;;纤维型Microstretch复合材料的面内有效弹性模量预测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

6 张昌天;李晶晶;江大志;肖加余;;二维点阵复合材料圆筒结构软模辅助缠绕成型及轴向压缩性能研究[A];复合材料：创新与可持续发展(下册)[C];2010年

7 益小苏;王震;刘志真;杨慧丽;丁孟贤;李宏运;;高韧性树脂转移模塑聚酰亚胺复合材料技术[A];航空科学技术学科发展报告(2008-2009)[C];2009年

8 郑媛心;王言伦;王孝军;杨杰;;环氧树脂/AlN复合材料导热性研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C];2010年

9 王先平;王伟国;李春;程帜军;方前锋;;Li_5La_3Ta_2O_(12)/Al基高阻尼复合材料的制备和阻尼性能[A];第九届全国固体内耗与力学谱及其应用学术会议论文集[C];2009年

10 杨宜谦;;复合材料在桥梁工程中的应用[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 亚兰;亚什兰在华代理TA公司PVC复合材料[N];中国化工报;2008年

2 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年

3 黄丽娟邋胡伟滨 记者 王方遒;亚洲最大复合材料生产基地在哈建成[N];哈尔滨日报;2007年

4 朱剑红;中国建材收购德国企业[N];人民日报;2007年

5 记者 刘棉柳;EPMC复合材料发展进入新阶段[N];广东科技报;2005年

6 记者 杨静;中国复合材料集团锁定“三高”产品[N];中国建材报;2006年

7 尔基;专注指向成功[N];现代物流报;2007年

8 朱江;帝斯曼复合材料树脂集团推出两个新产品[N];中国建材报;2008年

9 广文;秦皇岛奥体中心获赠“复合材料轻型抗爆炸容器”[N];人民公安报;2008年

10 洋洋;澳大利亚将试飞模块化全复合材料无人机[N];中国航空报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年

2 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

3 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年

4 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年

5 尹昌平;共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D];国防科学技术大学;2009年

6 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管（纤维）及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年

7 庄健;Cu/TiC复合材料的制备，组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年

8 韩相华;铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年

9 王宝来;三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 孟黎清;飞机蜂窝结构动态冲击下的破坏机理及吸收能量分配机制[D];太原理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 卜军;含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年

2 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年

3 沈艳萍;高介电常数氰酸酯基复合材料的研究[D];苏州大学;2011年

4 蔡国锋;竹粉/聚丙烯复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年

5 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 李国琴;泡沫来层复合材料的制备及其力学和阻燃性能的研究[D];东华大学;2011年

7 滕祥萌;复合材料闭合薄壁梁的模态阻尼预测[D];山东科技大学;2011年

8 姜舜;复合材料的多平面加强柱壳结构研究[D];华中科技大学;2011年

9 于长荣;功能性聚丙烯基纳米复合材料的研究[D];北京化工大学;2011年

10 尚宝月;风机叶片用玄武岩纤维复合材料的改性研究[D];辽宁工程技术大学;2011年

  本文关键词：基于复合材料的某飞机零部件轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：500056