曲面貨艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1、 曲面貨艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 王盼樂【摘 要】民用飛機(jī)貨艙內(nèi)飾結(jié)構(gòu)有多種不同形態(tài)，為了更大的利用飛機(jī)內(nèi)部空間，貨艙結(jié)構(gòu)可采用曲面結(jié)構(gòu)，本文對(duì)此種曲面貨艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否安全，同時(shí)為后續(xù)貨艙結(jié)構(gòu)的更改提供參考?！綤ey】貨艙；曲面結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)0 前言民用飛機(jī)貨艙內(nèi)飾的設(shè)計(jì)需通過靜強(qiáng)度試驗(yàn)來驗(yàn)證對(duì)CCAR25.787（a）條款的符合性，并測(cè)量貨艙內(nèi)飾在限制載荷試驗(yàn)下的變形量，用于貨艙安全性分析。同時(shí)，飛機(jī)在應(yīng)急著陸情況下，應(yīng)保證貨物的移動(dòng)不得損壞貨艙周圍重要的系統(tǒng)設(shè)備及管路，以防產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸影響應(yīng)急撤離，所以需要測(cè)定貨艙內(nèi)飾在承受CCAR25.561（b）規(guī)

2、定的應(yīng)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(duì)貨艙內(nèi)飾結(jié)構(gòu)中曲面貨艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為后續(xù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證及改進(jìn)提供參考。1 曲面貨艙結(jié)構(gòu)曲面貨艙的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中曲面部分為柔性內(nèi)飾結(jié)構(gòu)，后面結(jié)構(gòu)支撐件，曲面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的有限元模型如圖2所示，其中在四根橫梁兩端進(jìn)行固支，面板與結(jié)構(gòu)鉚接，緊固件通過有限元軟件中的cweld進(jìn)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(jié)構(gòu)上均勻分布。3 曲面貨艙分析及試驗(yàn)結(jié)果3.1 氣密載荷極限載荷作用曲面貨艙結(jié)

3、構(gòu)的變形及應(yīng)力分布如圖3所示。其最大變形為2.58mm，最大應(yīng)力為157.7MPa，柔性材料后的支撐角片應(yīng)力為73MPa。3.2 慣性載荷極限載荷作用曲面貨艙結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布如圖4所示。其最大變形為7.08mm，最大應(yīng)力為499.1MPa，柔性材料后的支撐角片應(yīng)力為292MPa。3.3 曲面貨艙試驗(yàn)結(jié)果曲面貨艙地板試驗(yàn)如圖5所示，利用沙袋模擬均勻的氣密載荷逐漸加載，并測(cè)量柔性內(nèi)飾板的變形，觀察周圍支撐結(jié)構(gòu)是否有裂紋或緊固件是否斷裂。試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果見表1。通過表1可以看出，有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。4 結(jié)論本文通過對(duì)曲面貨艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，表明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全

4、，同時(shí)有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致，為后續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更改提供參考?！綬eference】1牛春勻.實(shí)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)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 orthotrop