曲面貨艙結構設計分析

1、    曲面貨艙結構設計分析    王盼樂【摘 要】民用飛機貨艙內飾結構有多種不同形態(tài)，為了更大的利用飛機內部空間，貨艙結構可采用曲面結構，本文對此種曲面貨艙結構進行有限元分析，并與試驗結果進行對比，得出現(xiàn)有結構設計是否安全，同時為后續(xù)貨艙結構的更改提供參考?！娟P鍵詞】貨艙；曲面結構；設計0 前言民用飛機貨艙內飾的設計需通過靜強度試驗來驗證對ccar25.787（a）條款的符合性，并測量貨艙內飾在限制載荷試驗下的變形量，用于貨艙安全性分析。同時，飛機在應急著陸情況下，應保證貨物的移動不得損壞貨艙周圍重要的系統(tǒng)設備及管路，以防產(chǎn)生火災或爆炸影響應急撤離，所

2、以需要測定貨艙內飾在承受ccar25.561（b）規(guī)定的應急著陸載荷情況下的破損情況，用于貨艙安全性分析。本文主要針對貨艙內飾結構中曲面貨艙結構進行分析，并與試驗結果進行對比，為后續(xù)結構的驗證及改進提供參考。1 曲面貨艙結構曲面貨艙的結構如圖1所示，圖中曲面部分為柔性內飾結構，后面結構支撐件，曲面結構能增大貨艙空間，增加貨艙的利用率。2 有限元模型建立曲面貨艙結構的有限元模型如圖2所示，其中在四根橫梁兩端進行固支，面板與結構鉚接，緊固件通過有限元軟件中的cweld進行模擬，考慮的工況有：1）氣密載荷極限載荷329kg；2）慣性載荷極限載荷1377kg。載荷在曲面柔性結構上均勻分布。3 曲面貨艙

3、分析及試驗結果3.1 氣密載荷極限載荷作用曲面貨艙結構的變形及應力分布如圖3所示。其最大變形為2.58mm，最大應力為157.7mpa，柔性材料后的支撐角片應力為73mpa。3.2 慣性載荷極限載荷作用曲面貨艙結構的變形及應力分布如圖4所示。其最大變形為7.08mm，最大應力為499.1mpa，柔性材料后的支撐角片應力為292mpa。3.3 曲面貨艙試驗結果曲面貨艙地板試驗如圖5所示，利用沙袋模擬均勻的氣密載荷逐漸加載，并測量柔性內飾板的變形，觀察周圍支撐結構是否有裂紋或緊固件是否斷裂。試驗結果與有限元分析結果見表1。通過表1可以看出，有限元分析結果與試驗結果基本一致。4 結論本文通過對曲面貨

4、艙結構進行分析，并對比試驗結果，表明現(xiàn)有結構設計安全，同時有限元分析結果與試驗結果一致，為后續(xù)結構的設計更改提供參考?！緟⒖嘉墨I】1牛春勻.實用飛機結構工程設計m.北京：航空工業(yè)出版社，2008.2santare mh， lambros j. use of graded finite elements to model the behavior of nonhomogeneous materialsj. journal of applied mechanics， 2000.3kim jh，paulino gh. isoparametric graded finite elements for nonhomogeneous ieotropic and orthotropic mat