罗琳胤[1]2001年在《机翼机身对接接头设计分析》文中进行了进一步梳理机翼机身对接接头设计是飞机结构设计的一个重要环节，其设计的好坏严重关系到飞机的飞行性能和使用安全，本文详细地阐述了飞机结构设计载荷系数的产生和发展，提出在飞机结构设计中用可靠性安全系数替代传统安全系数的观点。介绍分析了机翼机身对接设计思想和接头耳片受力特性，提出了改善机翼机身对接区域传力特性的设计方法。采用实体建模叁维有限元方法，对J××飞机翼身对接主承力接头进行传力特性分析，对机身半框模型、机翼主梁—机身横梁组合模型在CATIA和NASTRAN下计算结果进行了评价。根据结构设计要求和结构限制条件，优化结构设计参数，给出了J××飞机机翼机身对接主承力接头的加强型和改进型设计方案。从结构尺寸、重量、疲劳危险部位应力水平、对气动力的影响以及装配工艺性等方面对加强型和改进型设计方案进行了比较分析。疲劳断裂起始于结构细节，对疲劳危险关键部位进行了损伤容限评定，提出了提高结构抗疲劳断裂能力的措施。
王想生, 赵彬, 李永刚, 岳珠峰[2]2009年在《机翼机身对接接头非线性有限元分析》文中指出接头是飞机结构中常见的结构连接形式,也往往是强度破坏或疲劳破坏的部位。有时为了更大的挖掘接头结构的承载能力,甚至还要考虑结构局部进入塑性区应力分布,属于材料非线性和力边界非线性的耦合问题。试图通过直接求解偏微分方程得到接头接触问题的解析解是很难的,甚至可以说是不可能的。基于非线性有限元分析方法,借助大型通用有限元软件MARC的弹塑性接触分析模块,通过不断细化网格的方法来对机翼机身对接接头进行非线性耦合分析。建立了对接接头的弹塑性接触有限元模型,给出了接头的应力分布以及屈服状况。数值模拟结果与实际情况相符,数值模拟结果为机身机翼对接接头的设计提供了重要的数据。
潘园稚[3]2013年在《基于ANSYS的机翼机身对接接头非线性有限元分析》文中指出机翼主梁与机身横梁的对接接头通过超高强度螺栓连接在一起，而机翼主梁又是机翼的重要承载构件，所以机翼所受的外载荷主要是通过机翼主梁与机身横梁的连接传递到机身上实现平衡的。结构连接处是飞机失效或者疲劳破坏频繁发生的地方，因此该联接的设计分析对飞机结构设计是十分重要的。本文中考虑实际情况合理估算几何参数，然后采用Pro/E对机身横梁和机翼主梁进行叁维建模，再将对分析重点部位影响较小的、容易引起应力集中的工艺孔等去掉，以便使得分析结果更为合理。提出将Pro/E中实体导入ANSYS进行分析的方法，并在用适当方法将模型导入ANSYS后进行适当布尔运算并对材料性质、单元类型等进行设定。总结ANSYS网格划分方法并总结网格划分的注意事项等，然后进行合理网格划分。提出模拟接触行为的方法，并定义考虑摩擦的接触对，以实现接触分析。提出对螺栓预紧行为进行模拟的方法，即预紧力单元法，创建预紧力截面、生成预紧力单元并施加预紧力。对飞机机翼及其主梁的受力情况进行分析，然后对结构的受力进行合理估算。因为实体单元只有叁个自由度，无法直接施加弯矩和剪力，所以提出施加剪力和弯矩的方法。最后施加载荷和边界条件。采用适当求解器并定义各求解项，然后进行合理求解。对计算过程中提示的错误信息进行分析解决，最后保证该考虑摩擦的接触分析收敛。在对上述分析的结果进行研究分析后对结构进行简化，对简化结构进行参数影响分析，对简化结构的耳片厚度、螺栓预紧力大小等进行改进以实现优化。
张洪双[4]2017年在《机翼数字化调姿精加工系统若干关键技术研究》文中认为传统的机翼装配后精加工通常采用专用型架对机翼进行定位和装夹。基于模拟量协调的专用型架成本高、自动化和柔性化水平低,不适应飞机多品种、小批量生产的发展需求,实现基于数字量协调的机翼精加工方法是我国航空制造领域的发展趋势之一。本文针对机翼数字化调姿精加工过程中的支撑、定位、固持和加工等需求对精加工系统的组成、机翼支撑点的选择、数控定位器的布局和行程、辅助固持工装的结构和关键工艺参数、机翼姿态固持稳定性和交点加工工艺参数等问题进行了深入分析和系统研究,为基于数字量协调的机翼调姿精加工提供了行之有效的解决方法。主要研究内容如下:为了实现基于数字量协调的机翼调姿精加工,本文构建了以叁支链并联机构为定位调姿机构的机翼数字化调姿精加工系统,分析了系统的结构组成和调姿原理,研究了定位调姿机构的自由度以及该机构的雅克比矩阵和误差模型,并通过网格搜索法构建了定位调姿机构的工作空间,为调姿精加工系统的进一步设计和分析奠定了基础。机翼定位调姿机构既是机翼姿态调整的执行机构也是定位支撑的夹具系统,为了使定位调姿机构在调姿过程中具有良好的运动性能、承载力和刚度性能并且在定位支撑过程中具有良好的稳定性,第叁章分析了机翼支撑点的特点和选择原则,比较了选择不同支撑点时的各性能指标的差异,研究了支撑点位置坐标变化时定位调姿机构的各项性能指标、支撑稳定性以及综合指标的变化趋势,为机翼支撑点的选择提供了一种思路。为了降低工装成本,使一套定位调姿机构适用于多种机翼部件,需要合理规划数控定位器的布局和行程。第四章中根据每种机翼部件上的支撑点位置计算出满足调姿需求的定位器布局和行程,然后以设计和制造成本为优化目标,通过遗传算法求解出同时满足多种机翼部件调姿需求的定位器布局和行程的最优解,为数控定位器的布置和尺寸设计提供了理论基础。为了提高基于离散点定位支撑的机翼部件的姿态固持稳定性,设计并制造了一种用于增加机翼固持力的辅助固持工装。第五章首先比较并选择了辅助固持工装中所采用的各项技术手段,研究了辅助固持工装的结构特点和布局,其次分析了采用多个小尺寸吸盘结构形式的必要性,然后通过理论分析和试验研究确定了辅助固持工装的关键工艺参数,最后分析了辅助固持工装在提升机翼姿态固持稳定性方面所起的作用。结果表明,辅助固持工装对机翼的姿态固持稳定性有较好的提升,为机翼的可靠固持提供了一种新的思路和方法。为了有效分析机翼调姿精加工系统对于机翼交点精加工的影响,第六章利用有限元技术比较了有、无辅助固持工装时机翼部件在加工状态下的固有频率,研究了有、无辅助固持工装作用时不同频率、不同大小以及不同方向的切削力对机翼交点精加工时的振幅变化,定性分析了辅助固持工装在机翼加工振动中的作用,最后通过镗孔和铣面等试验分析了精加工的工艺参数,为机翼交点精加工工艺参数的选择提供了参考。最后,第七章对本文的研究内容和创新点进行了归纳和总结,并对有待进一步研究的内容进行了展望。
钟小丹[5]2013年在《民机复合材料增压舱段结构设计研究》文中提出复合材料在机身中的应用已成为新一代大型客机的设计发展趋势。本文基于CCAR25部等文件要求，参考NASA等机构的复合材料机身结构设计研究经验，开展了复合材料机身后段结构的综合设计分析工作，并对其中的典型结构细节进行了研究。本文的主要内容包括：(1)在国内首次完成了复合材料机身增压舱段的结构设计，设计过程中除满足适航条例要求外，还考虑了结构的工艺性因素。最终设计方案比金属方案减重约18.5%，可视面积增大了约10.5%。(2)发展了适用于复合材料机身结构的机械连接设计数值分析方法，包括整体-局部单钉模型和整体-局部结构模型分析方法。前者适用于构型及载荷复杂的连接结构，并可用于拉脱载荷失效分析与强度校核；后者可用于精细分析结构规整且载荷形式较为单一连接设计。(3)提出了复合材料机身结构中主要机械连接区域的构型方案，包括机身壁板的环向以及纵向连接等构型方案，并采用本文发展的多钉连接数值分析方法对上述构型方案进行了细节设计分析。(4)研究了复合材料加筋壁板中长桁关键结构细节及离散源损伤容限等问题。通过长桁终止端处采用缩短胶接界面长度的新型混合连接设计的机理研究及参数化分析，指出了该构型在拉伸载荷下提高起裂载荷的设计规律。通过压差载荷下帽型长桁缘条/蒙皮界面破坏的研究，发现内侧圆角处填充物与自由边处的树脂填充对界面初始破坏模式有明显影响；长桁截面参数对界面性能的影响很小。研究了机身壁板离散源损伤问题，分析了缘条/蒙皮间界面性能对蒙皮裂纹扩展和承载能力的影响。(5)建立了基于MPCM方法的常见复合材料工艺工时估算的修正模型，并编制了成本评估系统；通过对构件制造成本中的复杂性因素进行分析，研究了制造经济性对复合材料结构设计的影响规律，探讨了复合材料机身元构件工艺及布局方案选择的经济性原因；结合维修成本估算方法—Liebeck模型，对机身后段的两种设计方案进行了成本评估。(6)通过复合材料机身后段综合设计分析，发现了以下设计规律：机身壁板分缝除工艺条件及成本因素限制外，还应考虑载荷分布的影响；机身壁板的稳定性要求是结构尺寸设计的主要驱动因素；机械连接是结构静强度设计中的关键点；对于窄体客机的机身段应用复合材料时，并不一定具有成本优势；但若在同等舒适性条件下，长寿命(如9万飞行小时)的客机机身应用复合材料时将更具成本优势。(7)参考咨询通报AC20-107B等资料，规划了复合材料机身结构积木式验证试验，设计并参与完成了顶部壁板轴向拉伸试验，试验结果验证了本文的设计分析方法。
牛一虹[6]2012年在《无人机复合材料机翼结构优化设计》文中研究说明本文主要针对某型无人机进行了复合材料机翼的结构优化设计研究。首先,对无人机机翼进行了初步设计。初步设计采用梁肋结构,其中梁及蒙皮均为复合材料。之后利用有限元软件MSC.PATRAN&MD.NASTRAN,在给定载荷下对机翼等进行了强度刚度分析,分析结果均满足设计要求,且强度刚度均有很大余量。然后根据初步设计加工了试验样机,对结构进行相关试验,试验结果与仿真分析结果吻合较好。由于初步设计结构强度刚度设计余量较大,为满足结构轻量化的要求,以期达到材料的最佳性能,须对机翼结构进行结构优化。其次,在初步设计基础上,对机翼进行优化设计。文中采用分层优化的思想,将整个机翼的优化分为布局优化、尺寸优化以及关键零部件优化等几个层次。第一级优化为机翼结构布局优化,采用变密度法进行拓扑优化方法得到机翼的结构布局大概形式；根据拓扑优化的结果,采用模拟退火算法(SSA)具体计算机翼主要承力元件的位置。第二级优化为尺寸优化,以结构质量为目标函数,主承力元件以及蒙皮的厚度为优化变量,采用改进的可行方向法(MMFD)以及序列二次规划法(SQP)对结构进行尺寸优化。第叁级优化对机翼中关键零部件采用安全裕度法进行了改进设计。最终完成了机翼的结构优化设计。通过结构布局优化,该结构质量降低了4.5%；通过尺寸优化,结构质量降低了36%,结构质量共计降低了38.9%。同时结构变形及最大应力均满足总体要求。证明本文优化的机翼强度、刚度及稳定性均达到要求,而结构重量较轻,即本文所采用的优化方法是可行有效的。
盖宇春[7]2013年在《飞机数字化装配调姿工装系统设计》文中认为目前,我国的飞机装配正逐步迈向数字化装配阶段,在飞机数字化装配系统中,机身的姿态调整是通过调姿工装中定位器的协调运动来实现,调姿工装的性能会直接影响飞机的装配质量。本文对调姿工装中工艺接头的承载情况及其与机身的连接方式、机身的支撑方式、定位器的刚度配置等问题进行了深入的研究。主要研究内容包括：介绍了飞机装配技术现状以及飞机数字化装配中的若干关键技术,介绍了有限元分析方法在飞机装配领域中的应用以及调姿工装的建模分析方法。详细阐述了数字化装配系统中机身位姿调整的原理。简要介绍了飞机数字化装配系统中的关键子系统：调姿工装、控制系统、测量系统与软件系统,并对子系统之间的集成方法进行了简要说明。总结了数字化装配系统中调姿工装的特点并明确了调姿工装优化设计的内容。设计了用于机身与定位器过渡连接的工艺接头。对工艺接头的承载能力和机身受力状态进行了有限元建模和分析。采用梁单元模拟螺栓,分析了机身与螺栓的载荷分布情况以及工艺接头的结构特征和设计参数对螺栓载荷分布的影响。得到了与机身工艺接头连接区域的机身壁板应力分布规律,得到了连接螺栓的轴向载荷与径向载荷的分布规律以及在不同连接形式下螺栓载荷的变化规律,用于指导工艺接头与机身连接方式的设计。为避免机身变形引起对机身制造和装配准确度的误判,需要给出合理的机身支撑点数量和位置。针对翼身数字化装配系统的机身结构,建立了机身的有限元模型,主要结构包括：蒙皮、桁条、普通隔框、加强框和保形架,研究了不同支撑条件下飞机的变形情况,分析了定位器数量、布局以及工艺接头安装位置等因素对机身变形的影响,得到了大型飞机数字化总装配中机身支撑点的设计方法。针对飞机数字化装配的需求,设计了一种定位器,介绍了其结构与工作原理。根据多体系统运动学理论建立了定位器的运动学模型,采用有限元法分析了调姿过程中定位器各部件的变形情况,建立了定位器空间定位误差模型。在建立了单个定位器的空间定位误差模型的基础上,通过分析调姿工装中机身与定位器的变形特性建立了定位器的定位误差与机身的位姿误差、变形之间的关系模型,对机身的位姿误差和变形进行参数化定义。提出了机身位姿误差与变形的计算方法,该方法将定位器空间定位误差模型与调姿工装有限元模型结合,根据定位器末端柔度矩阵设置弹簧刚度,在有限元模型中约束机身,由于机身变形与定位器变形之间的耦合关系,在有限元模型中采用迭代法求解,得到了机身的位姿误差与变形情况。为保证飞机装配质量,满足机身调姿工装的定位精度要求并兼顾整个调姿工装的经济性,提出了定位器的部件刚度配置方法,确定了定位器部件刚度配置的评价标准与流程。以典型的五次多项式调姿路径为例,采用正交试验法分析了定位器不同的刚度配置条件下机身的位姿误差与变形情况,进而得到了定位器部件刚度配置的约束条件。最后,以定位器的重量作为优化目标,给出了一种定位器的部件刚度配置。最后,总结了全文的研究内容,并对有待进一步研究的内容进行了展望。
王哲[8]1996年在《MD－90与B737X机身机翼对接分析》文中认为ＭＤ－９０和Ｂ７３７Ｘ是目前世界上最先进的１００座级客机。两种系列飞机机身机翼对接方式显着不同。本文介绍了这两种飞机各自的结构形式、接头设计、螺栓布置、传力路线特点，并对其工艺性、耐久性、维护性进行了分析。
万龙[9]2013年在《复合材料机翼结构选型设计新方法研究》文中研究指明结构选型是结构设计的首要环节，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外形也越来越复杂，结构受力型式也多样化，出现了新型的复合材料结构、夹层结构、整体式结构以及智能结构等新型结构型式。结构设计在以往的注重强度与刚度的同时，也更加注重结构的安全寿命与损伤容限性能，与此对应的机翼结构设计难度也越来越大。目前还没有较为普遍适用的结构选型设计方法，在今后相当长的时间内，结构型式的确定依旧是在原型机的基础上凭借设计经验确定，要做到完全自动化设计还有很多问题需要研究。为了部分取代结构选型中的经验成分，并降低初步设计阶段对有限元的依赖，减少计算量与计算成本，缩短研制周期，本文提出了一种定量分析模型的设计方法。通过对翼面结构的传力特性进行分析并结合有限元分析方法，定量分析模型选取机翼结构的几何外形参数与载荷参数，以强度、刚度和稳定性为约束构造机翼结构的数学模型，并对结构的重量特性进行估算。本文还对加筋板的桁条/刚度对加筋板稳定性的影响作了分析，并给出了加筋板筋条支持系数曲线，可以根据该曲线对加筋板进行快速化设计。最后，采用定量分析模型的方法对具体机翼结构进行设计，证明了定量分析模型的可靠性与通用性。
王增山[10]2009年在《基于ANSYS的机翼接头强度分析及优化设计》文中指出机翼接头是连接机身和机翼的部件,通过一系列螺栓连接将机翼荷载传递到机身上去,它是飞机中重要的传力构件。从受力角度看,机翼、机身和尾翼是飞机最重要的叁个部分,而且在飞机结构中,连接件所占的比重较大,疲劳破坏也经常发生在连接部位,因此对机翼接头进行强度分析就显得尤其重要。本文运用ANSYS软件提供的APDL参数化设计语言对机翼抗拉接头进行了参数化几何建模、参数化网格划分、参数化约束施加并求解,采用设置接触对的方法模拟有限元模型中相互接触物体间的相互作用关系,并对接触分析的运用方法及在有限元分析中的重要意义进行了讨论。对接头的原尺寸模型进行了强度分析,得出了接头各部分的应力分布规律,特别是螺栓孔周围、底板和侧肋的应力分布情况。通过对接头进行十一种不同工况的有限元计算,分别讨论了接头的尺寸、材料、螺栓干涉量及预紧力等参数的不同对接头应力分布的影响,根据接头不同参数对应力分布的影响规律对接头进行了优化设计,使得接头螺栓孔的应力集中有效地得到降低,达到了提高承载能力和减轻结构重量的目的,从而为结构的优化设计提供了一种辅助设计方法。
参考文献：
[1]. 机翼机身对接接头设计分析[D]. 罗琳胤. 西北工业大学. 2001
[2]. 机翼机身对接接头非线性有限元分析[J]. 王想生, 赵彬, 李永刚, 岳珠峰. 计算机仿真. 2009
[3]. 基于ANSYS的机翼机身对接接头非线性有限元分析[D]. 潘园稚. 哈尔滨工业大学. 2013
[4]. 机翼数字化调姿精加工系统若干关键技术研究[D]. 张洪双. 浙江大学. 2017
[5]. 民机复合材料增压舱段结构设计研究[D]. 钟小丹. 南京航空航天大学. 2013
[6]. 无人机复合材料机翼结构优化设计[D]. 牛一虹. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2012
[7]. 飞机数字化装配调姿工装系统设计[D]. 盖宇春. 浙江大学. 2013
[8]. MD－90与B737X机身机翼对接分析[J]. 王哲. 航空制造工程. 1996
[9]. 复合材料机翼结构选型设计新方法研究[D]. 万龙. 南京航空航天大学. 2013
[10]. 基于ANSYS的机翼接头强度分析及优化设计[D]. 王增山. 南京航空航天大学. 2009
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