2.1装配应力产生过程2.2装配应力对强度影响分析

飞机装配本质上是按照设计和技术要求,将大量飞机零件和紧固件进行组合、连接,逐步装配为组合件、部件及整机的过程。由于零件数量巨大、构型多样,装配关系复杂,而且,由于零件加工过程尺寸公差、装配过程中的形位公差,零件加工过程中残余应力释放,在飞机主机装配过程中,各类误差累积,导致结构间存在装配间隙。在紧固件作用下,产生装配应力。装配应力作为预应力一直存在于飞机结构中,改变结构应力状态,使其偏离设计点,进而影响飞机结构完整性,甚至危及飞行安全。本文基于飞机结构应力状态,分析了装配应力对结构强度的影响,主要在于降低疲劳寿命和导致应力腐蚀开裂两方面,并进行了试验验证。试验表明,随着装配间隙增加,结构产生应力腐蚀裂纹概率及裂纹数量急剧增加,实际工程中,应考虑工艺水平及成本等因素,严格控制装配间隙以降低由此产生装配应力影响飞机结构强度品质。     

铰接的特点及其在飞机结构设计中的应用

以铰接为主要对象,研究铰接的特点及其在飞机结构设计中的应用.介绍了铰接的原理及假设理想铰接的意义和方法,分别对飞机主起落架、机身中部地板梁、翼身整流罩拉杆设计中采用的典型铰接结构进行了力学模拟简化,分析了铰接对结构之间传力模式转化起到的作用和对结构刚度设计的影响.说明铰接可以使结构部件之间获得较好的柔性连接,避免关键结构承受有害载荷,在飞机结构中应对结构连接进行合理设计,以提高结构效率.     

关于某型飞机垂尾翼根整流罩结构的设计与研究

复合材料在设计性、工艺性、结构减重等方面有着很大的优势,其在飞机制造中的应用比重也越来越大。以某型飞机为例,详细分析和探讨了垂直尾翼根部整流罩结构基于复合材料的设计过程,具体包括整流罩结构的总体布置、复合材料面板的铺层设计、气动密封件设计、表面防护设计、装配设计等方面的内容。     

两种民用飞机翼身对接结构比较分析

A350和波音787是当今最先进的民机代表,机体结构的复合材料含量高,形成大量的金属与复合材料的混合结构,如翼身对接结构。研究两种机型的翼身对接结构有现实的借鉴意义。阐述了民用飞机翼身对接工艺界面通常的选取范围,图解了两种机型对接工艺界面各自的特点;列举了两种机型机翼壁板对接、机翼梁对接和外翼上壁板中机身对接的结构并加以分析,比较了两种对接结构的优缺点;说明了两种对接结构对翼身装配和总装的影响;对混合结构连接的国内研究状况和设计思路做了阐述。最后总结了两种机型对接结构的特点。     

上单翼布局飞机翼根整流罩设计分析

根据翼身干扰形成的位移效应、升力效应、不对称效应、粘性效应等流动现象和原理,从流动机理上分析讨论了上单翼布局飞机整流罩的减阻原理;对上单翼布局飞机,提出一种整流罩设计形式,并对该整流罩各部分对气动性能的影响进行详细分析,采用RANS方程求解流场,以翼身组合体为基准,对整流罩的6个主要参数逐一变化,将每个参数的不同取值的计算结果各自对比,从流动原理上对数值模拟计算结果进行了分析,得出了上单翼布局飞机整流罩设计的几点思路。     

大型复合材料构件连接装配二次损伤及抑制策略

在分析复合材料构件成型和制孔过程中产生缺陷的基础上,从构件成型质量、连接孔加工质量和连接孔配合质量3个方面研究了影响装配应力分布的主要因素及其影响规律。研究发现,装配间隙为1.0mm时,连接区最大应力可达537MPa;垂直度误差为1°时,连接区最大应力超过300MPa;连接孔同轴度误差为0.03mm时,连接区最大应力可达443MPa。装配应力过大引起材料内部成型缺陷和制孔损伤的进一步扩展,形成二次损伤,严重影响装配质量。通过合理设计结构和铺层、优化成型工艺和制孔参数,可以减少初始损伤;采用自动化装配技术、优化工装结构、合理安排装配工序和应用填隙补偿工艺降低装配应力,进而有效抑制二次损伤的诱发与扩展,为实现大型复合材料承力构件的高质量精准连接装配提供理论方法和技术支持。     

装配间隙对疲劳寿命影响的分析方法研究

飞机的制造装配中,结构之间会有一定的装配间隙,结构的装配间隙会产生装配应力,会与结构的使用载荷下产生的应力叠加,对结构疲劳寿命产生影响。为了分析装配应力对疲劳寿命的影响,对此提出了一种工程计算分析方法,以设计中允许的型材连接的下陷间隙为例,说明了方法的有效性。最后利用本方法对大型机加件的缘条和筋条的裂纹问题进行了计算分析,排除了单纯由于装配间隙而产生的装配应力所带来的疲劳问题,结合材料的疲劳性能特性,给出了设计改进建议。     

光电转塔整流罩裂纹原因分析及改进设计

光电转塔整流罩多架次频发裂纹已严重影响了飞机的完好率。本文采用故障树分析法,从来料、制造、设计等多维度对裂纹原因进行分析,确定裂纹原因是整流罩动强度不足,通过增加连接件数量、增加连接角材等措施对整流罩进行设计改进。计算验证结果表明,改进方案可有效提高整流罩寿命,解决整流罩裂纹问题。     

波音787助中国航空制造业腾飞

2005年6月2日,波音与中国航空第一集团、第二集团签署了一系列合作协议,价值高达6亿美元,其中包括:波音与中国一航成都飞机工业集团有限责任公司最终确定了787复合材料方向舵、737前登机门以及737翼上自动紧急出口门的生产合同;与中国航空工业第二集团公司下属的哈飞航空工业股份有限公司完成了787翼身整流罩的合同;与中国一航沈阳飞机工业(集团)有限公司签订了为787垂直尾翼生产前缘组件的协议备忘录;与波海航空复合材料部件有限责任公司签订为777驾驶舱生产内饰面板以及为波音新一代737制造翼身整流罩和尾锥的谅解备忘录。另外,波音公司还…     

飞机数字化总装中的翼身接头位姿误差分析

为了提高飞机数字化装配过程中翼身交点孔精加工的安全性,提出一种分析翼身接头相对装配参考坐标系的位姿误差的方法。采用矩阵摄动法建立了相应的误差模型,根据飞机大部件调姿试验的结果和相关工艺装备的性能参数,确定各项原始误差的取值范围。通过蒙特卡洛模拟求出翼身接头位姿误差的分布特性,在此基础上采用极值法定性分析极端情况下翼身交点孔的切削余量,获得了有可能出现翼身交点孔加工余量不足的定性结论。     

飞机操纵面数字化互换性设计

随着数字化装配技术的逐渐成熟和推广应用,适应数字量传递的互换性设计对于提升飞机操纵面设计效率、稳定装配质量和降低维护成本具有显著的现实意义。以飞机操纵面的互换性设计为研究对象,针对互换性的要求分析设计要点,建立与数字化装配相协调的互换性设计流程;从操纵面的构型特征角度分析互换性设计的结构元素;提出实现操纵面互换性的技术途径,给出相应的参考指标;以某型飞机的副翼为例,对其进行互换性分析和设计,并通过实际装配进行检验。结果表明：操纵面互换性设计流程合理可行,能够满足互换性要求。     

提高产品装配互换协调性的措施

根据某产品制造和使用过程的协调互换需求，对该产品结构设计及制造提出了一些改进措施，以提高该产品装配互换协调性。     

大型客机后缘襟翼滑轨整流罩气动外形设计方法

大型客机后缘襟翼机构伸出机翼下表面会带来气动损失,必须设计相应整流罩。整流罩的外形尺寸对气动力影响较大,会直接影响飞机的气动特性。设计整流罩时应该遵循整流罩外形设计要求,使其引起的高速巡航阻力尽可能小。在查阅相关文献、对比研究大量整流罩图片、分析研究计算机辅助设计(CAD)中NURBS曲面曲线描述方法的基础上,建立了一套详细的大型客机后缘襟翼滑轨整流罩外形设计方法,该方法在满足整流罩包裹住机构、减小气动损失等基本要求的同时,缩短了整流罩设计周期。     

复合材料螺接性能的影响因素研究

 利用有限元软件ANSYS建立了单钉双剪复合材料单拉接头的1/2模型,研究了钉孔配合、螺栓预紧力和接触面间摩擦对接头的强度等性能的影响。设计了若干实验,证明有限元模型是有效的,其计算误差控制在10%以内。有限元计算结果表明:小干涉量的过盈配合能极大地提高接头的强度,与3%间隙量相比,最优干涉量下接头强度可提高36.5%;适当的螺栓拧紧力矩也可提高接头的强度;接头中被连接板间的摩擦对接头强度也是有利的,但在一定接头尺寸条件下,摩擦力的增大有可能会改变接头的破坏模式。以上研究成果为复合材料多钉连接钉载分配均匀化的参数化分析提供了一个突破口,这也是本文后续研究的一个内容。     

用Kalman滤波理论对飞机成品安装孔距精度做最优估计

关于安装孔孔径和孔距误差的研究,对大量的飞机成品的安装十分重要。在保证飞机设计精度及协调互换的要求下,它对缩短飞机生产的总装配周期,缩短段件、板件、组件的装配周期,降低工时,减少工装费用都有很大的经济意义。 本文包括:     

民用飞机外翼、中央翼下壁板对接结构分析及试验研究

对接结构设计是飞机机翼结构设计的重要环节,其设计的优劣关系到飞机的使用寿命和安全性能。在分析国外先进民用客机外翼与中央翼对接结构型式的基础上,设计了两种机翼下壁板与对接肋的连接型式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ANSYS研究拉伸载荷下对接结构的承载能力,根据计算结果针对对接型式进行试验研究,研究其破坏模式及钉载分配。最后,比较分析了两种不同结构型式的破坏模式和载荷分配,为关键连接区的结构细节设计提供方法支持。     

单面螺纹抽钉干涉配合复合材料连接件挤压强度研究

由于连接技术是复合材料连接结构设计中的关键环节,所以本文通过试验研究了干涉配合对复合材料单钉双剪连接件挤压强度的影响作用,并建立了能预测复合材料连接件挤压强度的三维有限元数值模型.该模型考虑了钉孔接触、渐进损伤以及大变形理论,并采用了Hashin失效判据以及Tan材料性能退化准则,研究了不同干涉量(0％,0.5％,3％)配合方式对连接强度和刚度的影响作用.结果表明适量的干涉能提高连接挤压强度,而3％的过量干涉配合降低了连接挤压强度,却有较高的挤压弦向刚度,与试验结果相比,吻合较好.     

冲击载荷下单螺栓连接结构力学行为试验与仿真研究

基于霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置,对发动机结构设计中广泛使用的螺栓连接结构开展了冲击试验,研究了冲击载荷作用下单螺栓结构的承载能力、损伤模式和失效机理,掌握了冲击速度、预紧力、装配间隙的影响规律.在瞬态显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA中,对单螺栓连接结构...