飞机结构多层次优化设计技术及COMPASS

主要介绍COMPASS的主要功能和关键技术。COMPASS作为一个多学科优化设计软件系统,分全机、翼面和壁板三个层次进行优化,综合满足气动、气弹、强度、刚度、振动稳定性和重量等要求。首先,利用最优准则法(满应力/应变法)处理强度约束获得全机结构的最佳尺寸,并提出了以分层厚度为设计变量、以应变能原理为基础的复合材料二级优化方法;其次,利用数学规划法对翼面结构进行满足刚度、振动、颤振和静弹等要求的多约束优化,并且能够对机翼进行气动弹性剪裁和载荷弹性修正;最后,对加筋壁板进行稳定性分析和优化设计,寻找满足稳定性要求的最佳型材类型和截面尺寸。大量工程应用表明,COMPASS方法准确、技术实用、设计效率高,是飞机结构概念设计和初步设计阶段非常有效的设计手段。     

一种面向工程的气动弹性剪裁技术

以COMPASS为平台研究了蒙皮铺层主方向角对机翼气动弹性的影响,以及采用不同形式的多项式函数表示蒙皮厚度的方法,分析了设计变量的敏度计算方法,并运用优化的方法对两个复材机翼结构进行了位移、频率、发散和颤振速度约束下的剪裁设计,获得了结构响应与主方向角的变化曲线和机翼表面的厚度分布等高线.研究结果表明本方法拓宽了复材机翼的设计手段,具有广阔的应用前景.     

基于DEFORM-3D的自封铆接工艺研究

铆接工艺参数对自封铆接干涉量产生重要影响。采用有限元仿真软件DEFORM-3D,以2117-T4材料、直径4mm的半圆头自封铆钉及2024-T3材料的铝板为研究对象,分析自封铆接的3个主要工艺参数钉孔直径、顶铁形状及压铆力对铆接质量的影响。仿真结果表明,钉孔直径范围在4.01~4.02mm,采用凹槽顶铁及较大的压铆力会增加铆接干涉量,提高铆接件的密封性能。     

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术

飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配,极大地提高飞机装配质量与装配效率。经过几十年的发展,自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域,而国内在这一方面正处于起步阶段,技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状,以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表,介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时,对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍,指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外,对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析,总结其研究难点,为国内自动钻铆技术的发展提供参考。