機(jī)翼結(jié)構(gòu)PPT課件

.,1,第2章飛機(jī)結(jié)構(gòu)基本傳力系統(tǒng),.,2,當(dāng)支承在某基礎(chǔ)上的一個(gè)結(jié)構(gòu)受有某種外載荷時(shí)，分析這些外載如何通過(guò)結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件傳遞給支承它的基礎(chǔ)，稱之為結(jié)構(gòu)的傳力分析。,傳力分析的含義,由于傳力過(guò)程的重要性及在傳力中各元件受力的復(fù)雜性，所以必須對(duì)傳力進(jìn)行仔細(xì)的分析。理解飛機(jī)結(jié)構(gòu)中各元件的受力原理和應(yīng)用，為合理進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。,.,3,機(jī)翼結(jié)構(gòu)分析,第2章飛機(jī)結(jié)構(gòu)基本傳力系統(tǒng),機(jī)身結(jié)構(gòu)分析,.,4,2.1機(jī)翼結(jié)構(gòu)分析,一、機(jī)翼構(gòu)造元件,二、機(jī)翼構(gòu)造型式(受力型式),三、機(jī)翼在載荷作用下的承載情況,四、梁式機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞,五、單塊式機(jī)翼的傳力分析,六、后掠機(jī)翼的傳力分析,七、三角機(jī)翼的傳力分析,0、引言,.,5,0、引言,機(jī)翼是一個(gè)薄壁盒段，即當(dāng)機(jī)翼受載時(shí)，一般Y不在其剛心上，所以有垂直向上的趨勢(shì)，且有彎和轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。其所以沒有動(dòng)，是因?yàn)闄C(jī)身限制了它，也即提供了約束（提供了支反力）。所以可認(rèn)為機(jī)身是機(jī)翼的支持，機(jī)翼把載荷傳給機(jī)身，最后達(dá)到總體平衡。總體力Y方向：QyMxMtX方向：QxMyMt,.,6,但MxMy，所以一般只討論Q(Qy)、M(Mx)、Mt，在承受和傳遞Q(Qy)、M(Mx)、Mt中起作用的受力的元件叫做參加總體受力（研究重點(diǎn)）；只承受局部氣動(dòng)載荷的為非主要構(gòu)件。,.,7,一、機(jī)翼構(gòu)造元件,.,8,縱向構(gòu)件：梁，桁條，縱墻,.,9,橫向構(gòu)件：普通翼肋，加強(qiáng)翼肋,.,10,蒙皮,.,11,接頭,.,12,典型元件總結(jié)(1)縱:翼梁、長(zhǎng)桁、墻(腹板)(2)橫:翼肋(如加強(qiáng)肋普通肋)(3)蒙皮,.,13,蒙皮:承受局部空氣動(dòng)力，形成和維持機(jī)翼外形，并承受扭矩，有些機(jī)翼蒙皮還承受彎矩。長(zhǎng)桁:其主要功用是：第一是支持蒙皮，防止蒙皮因受局部空氣動(dòng)力而產(chǎn)生變形過(guò)大；第二是把蒙皮傳來(lái)的氣動(dòng)力傳給翼肋：第三是同蒙皮一起承受由彎矩而產(chǎn)生的拉、壓力。翼肋:翼肋，分為普通翼肋和加強(qiáng)翼肋。普通翼肋用來(lái)維持翼剖面形狀，將蒙皮上的空氣動(dòng)力傳到其它承力構(gòu)件上去，并支持桁條和蒙皮。加強(qiáng)翼肋除具有普通翼肋的功用外，還作為機(jī)翼結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)件，承受較大的集中載荷或懸掛部件。,.,14,翼梁:翼梁，一般由緣條和腹板等組成。主要功用是承受彎矩和剪力。梁的上下緣條承受由彎矩引起的軸向力N拉、N壓。剪力則主要由腹板承受。縱墻(腹板):縱墻，相當(dāng)于翼梁，但緣條很弱，甚至沒有緣條因此縱墻能承受剪力，還可和蒙皮組成封閉盒段承受扭矩。接頭:用來(lái)連接機(jī)翼與機(jī)身，把機(jī)翼上的力傳遞到機(jī)身隔框上。接頭分為固接和鉸接兩種，固接的接頭，接點(diǎn)既不可移動(dòng)，也不可轉(zhuǎn)動(dòng)；因此，它既能傳遞剪力又能傳遞彎矩。鉸接不可移動(dòng)、但可以旋轉(zhuǎn)，只傳剪力，不傳彎矩。,.,15,二、機(jī)翼構(gòu)造型式(受力型式)所謂“受力型式”-是指結(jié)構(gòu)中起主要作用的元件的組成形式，不同的受力型式,表征了不同的總體受力特點(diǎn)。1.梁式機(jī)翼：梁強(qiáng)，少長(zhǎng)桁，薄蒙皮。,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗彎集中在翼梁緣條上，便于蒙皮大開口，接頭連接簡(jiǎn)單。但蒙皮未能發(fā)揮承彎作用。,.,16,2.單塊式機(jī)翼：梁弱，多長(zhǎng)桁，厚蒙皮,特點(diǎn)：蒙皮在氣動(dòng)力作用下變形小，抗彎、抗扭及剛度好，安全可靠性高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，接頭多，大開口許用較強(qiáng)的加強(qiáng)件補(bǔ)償承彎能力。,.,17,3.多墻式機(jī)翼：梁弱，多縱墻，厚蒙皮。,特點(diǎn)：有較高的應(yīng)力水平和結(jié)構(gòu)效率，剛度大，受力分散，破損安全特性好，但不易大開口，連接復(fù)雜。,.,18,受力型式總結(jié)1.梁式:強(qiáng)梁，薄蒙皮，弱長(zhǎng)桁，常分左右機(jī)翼-用幾個(gè)集中接頭相連。2.單塊式:強(qiáng)桁，弱梁，較厚蒙皮，左右機(jī)翼一般連成整體穿過(guò)機(jī)身，但機(jī)翼本身可能分成幾段。3.多墻式:厚蒙皮，多墻，少肋，無(wú)長(zhǎng)桁，左右翼連成整體,貫穿機(jī)身。,.,19,機(jī)翼結(jié)構(gòu):波音飛機(jī)結(jié)構(gòu),.,20,機(jī)翼結(jié)構(gòu):殲7飛機(jī)機(jī)翼,.,21,機(jī)翼結(jié)構(gòu):U2飛機(jī)機(jī)翼,.,22,機(jī)翼結(jié)構(gòu):機(jī)翼機(jī)身接頭,.,23,尾翼結(jié)構(gòu):殲6平尾,.,24,尾翼結(jié)構(gòu):RF-101平尾,.,25,機(jī)翼剖面的“三心”和一點(diǎn)重心：機(jī)翼剖面上，重力與弦線交點(diǎn)。剛心：當(dāng)剪力作用于該點(diǎn)時(shí)，機(jī)翼只彎不扭，或機(jī)翼受扭時(shí)，將繞其旋轉(zhuǎn)。剛心位置約在3840。焦點(diǎn)：也稱為空氣動(dòng)力中心，焦點(diǎn)可看為在迎角變化時(shí)，升力增量的作用點(diǎn)。約在28處。壓心：空氣動(dòng)力R與機(jī)翼弦線的交點(diǎn)，即空氣動(dòng)力合力作用點(diǎn)。它的位置隨著角而變化。,三、機(jī)翼在載荷作用下的承載情況,.,26,分布?xì)鈩?dòng)力作用在蒙皮上誰(shuí)支持蒙皮？,.,27,蒙皮：由翼肋和長(zhǎng)桁支持。,.,28,分布?xì)鈩?dòng)力作用在翼肋和長(zhǎng)桁誰(shuí)支持翼肋和長(zhǎng)桁？,.,29,長(zhǎng)桁:由翼肋支持。,.,30,翼肋:由翼肋后方的機(jī)翼盒段支持。,.,31,集中力（X向、Y向、Z向）例副翼接頭載荷：由翼肋和加強(qiáng)翼梁承受并擴(kuò)散。,.,32,總結(jié)：分布?xì)鈩?dòng)力作用在蒙皮上（誰(shuí)支持蒙皮？）分布?xì)鈩?dòng)力作用在翼肋和長(zhǎng)桁（誰(shuí)支持翼肋和長(zhǎng)桁？）蒙皮：由翼肋和長(zhǎng)桁支持。長(zhǎng)桁:由翼肋支持。翼肋:由翼肋后方的機(jī)翼盒段支持。集中力（X向、Y向、Z向）例副翼接頭載荷：由翼肋和加強(qiáng)翼梁承受并擴(kuò)散。,.,33,機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞總體力：剪力、彎矩、扭矩。作用在機(jī)翼橫剖面上的分布空氣動(dòng)力可簡(jiǎn)化為作用在壓力中心處的一個(gè)合力，并且和作用的集中力一起等效為作用在剛心上的一個(gè)集中剪力、一個(gè)扭矩和一個(gè)彎矩。,.,34,彎矩、剪力和扭矩由那些元件承受？如何傳遞？,.,35,剪力:由承剪力元件翼梁承擔(dān)。,.,36,扭矩：由承扭矩元件翼盒承擔(dān)。,.,37,彎矩：機(jī)翼結(jié)構(gòu)不同承載元件不同。,.,38,四、梁式機(jī)翼結(jié)構(gòu)上的總體力傳遞,.,39,.,40,1.氣動(dòng)力在梁式機(jī)翼的翼肋上的傳遞（翼肋的力平衡圖）,.,41,.,42,2.總體剪力在梁式機(jī)翼的上的傳遞（受力元件的力平衡圖）,.,43,.,44,3.總體彎矩在梁式機(jī)翼的上的傳遞由翼梁承擔(dān)。,.,45,4.總體扭矩在梁式機(jī)翼的上的傳遞由翼盒承擔(dān)。,.,46,梁式機(jī)翼的總體扭矩由翼盒傳遞到機(jī)翼根部由機(jī)翼根肋傳給機(jī)翼機(jī)身接頭。,.,47,5.機(jī)翼上集中力的傳遞集中力來(lái)源:副翼襟翼機(jī)翼掛架等連接接頭傳來(lái)。機(jī)翼結(jié)構(gòu):薄壁結(jié)構(gòu),受集中力的能力極差。解決辦法:集中力作用處布置構(gòu)件擴(kuò)散。,.,48,向上集中力P作用下:向上運(yùn)動(dòng)由梁腹板提供支反力限制;轉(zhuǎn)動(dòng)由梁腹板蒙皮提供支反剪流限制。加強(qiáng)肋內(nèi)力圖見右圖受力特點(diǎn):彎矩剪力往往較大結(jié)構(gòu)特點(diǎn):肋腹板緣條比較強(qiáng);與翼梁蒙皮的連接也比較強(qiáng)。,.,49,舉例:加強(qiáng)肋傳力分析,前梁,后梁,B,H,P,設(shè):H=1,B=4,前梁剛度為3,后梁剛度為1,問題:1.是否僅后梁腹板提供支反剪力?2.加強(qiáng)肋是否可簡(jiǎn)化為雙支點(diǎn)梁?,.,50,解:將P移到剛心得P=PMt=P*3R前=3/4PR后=1/4P,P,qt=,3P,214,=3/8P,Rt前=3/8P1,Rt后=3/8P1,R前=3/4P-3/8P=3/8P,R后=1/4P+3/8P=5/8P,下圖所示兩種受力模型的傳力路線相同嗎?,.,51,結(jié)論:1.前梁上有載荷，也即一般不能抵消，而是會(huì)使盒段扭!P力不是全部由后梁傳往根部，而是會(huì)在盒段上整個(gè)加載。2.雙梁式不是雙支點(diǎn)簡(jiǎn)支梁!加強(qiáng)肋是由后盒段周緣連接的。3.傳集中力時(shí)，要通過(guò)某些加強(qiáng)構(gòu)件把它轉(zhuǎn)化為適宜于機(jī)翼主要受力構(gòu)件(盒式梁)所宜承受的各種分散力先擴(kuò)散，再傳給主盒段，最后傳給機(jī)身。,.,52,結(jié)構(gòu)特點(diǎn):梁較弱或只有墻；蒙皮較厚（t3）；長(zhǎng)桁多且強(qiáng)。受力特點(diǎn):由梁緣條、長(zhǎng)桁和蒙皮組成的壁板承彎，其它傳力路線同梁式。氣動(dòng)載荷傳給蒙皮，蒙皮傳給桁條和翼肋，翼肋傳給蒙皮和腹板。,五、單塊式機(jī)翼的傳力分析,.,53,.,54,.,55,單塊式機(jī)翼的氣動(dòng)載荷是如何在翼肋上傳遞的？請(qǐng)觀看動(dòng)畫,.,56,.,57,單塊式機(jī)翼的載荷是如何傳遞的？請(qǐng)觀看動(dòng)畫,.,58,.,59,剪力傳遞：因長(zhǎng)桁、蒙皮較強(qiáng)，承軸向正應(yīng)力能力大，梁腹板受剪時(shí)，產(chǎn)生的軸向剪流（將形成彎矩）由梁櫞條，長(zhǎng)桁、蒙皮組成的壁板承受。傳遞過(guò)程：,櫞條、長(zhǎng)桁分擔(dān)軸力大小與他們的拉壓剛度成正比例內(nèi)力N沿展向分布按斜折線規(guī)律分布，同梁式。,.,60,各基本元件（指受總體力）可能發(fā)生什么破壞形式1.梁緣條拉壞壓壓壞失穩(wěn)局部:主要與各板的支持情況及b/t有關(guān)總體:主要與桿長(zhǎng)L與J有關(guān),支持情況(兩個(gè)平面支持,一般不易總體失穩(wěn))2.桁條:完全同上,只是因沒有腹板支持易總體失穩(wěn)。3.蒙皮、腹板:剪壞,剪切失穩(wěn)與a/b有關(guān),與支持情況有關(guān)此時(shí)翼肋長(zhǎng)桁又是它的支持。,.,61,六、后掠機(jī)翼的傳力分析剛度特點(diǎn)：因?yàn)関、c，更細(xì)、長(zhǎng)、薄，所以彎剛、扭剛均比直機(jī)翼差。變形特點(diǎn)：彎曲附加的扭轉(zhuǎn)變形副翼反效加劇v，要求總剛和局部剛度更高，所以剛度強(qiáng)度與重量的矛