大型飞机零件展开工艺模型设计技术研究与应用

快速准确的飞机零件展开工艺模型设计技术对于缩短大型飞机的研制周期,提高飞机研制性能以及促进现代飞机制造技术的发展具有重要意义。本文介绍了整体壁板展开工艺模型的设计流程及其关键技术,对比了长桁、机身蒙皮和复杂钣金件的传统制造工艺和基于展开工艺模型的制造工艺,并分析了工艺方法演化过程中的一些技术问题。     

自动钻铆技术在运载火箭壳段产品中的应用分析

针对运载火箭壳段产品采用传统手工铆接技术现状,提出在精确制孔、提高铆接质量及可靠性、提高生产效率和改善劳动环境等方面对自动钻铆技术的需求.结合典型铆接部段产品的传统装配工艺,分析了自动钻铆技术在航天领域壁板类产品和整体壳段的应用形式,并针对每种应用形式分析自动钻铆工艺流程.最后对自动钻铆技术在航天产品中的应用前景进行了展望.     

民用飞机外翼与中央翼上壁板连接形式的研究

在现代民用飞机的设计研发中,外翼与中央翼连接处的设计和装配是重中之重。通过对5种外翼与中央翼上壁板连接形式进行研究,建立CATIA模型,通过有限元计算,得出相同载荷形式下的应力应变情况。并从受力、工艺和重量等方面进行分析、比较,初步给出几种外翼与中央翼连接形式的优劣。旨在为类似机型外翼与中央翼上壁板连接形式的确定提供有效思路和技术支持。     

基于流固耦合的斜激波冲击作用下曲壁板气动弹性分析

采用自主发展的双向流固耦合求解器,研究了斜激波冲击作用下曲壁板的气动弹性响应特性。曲壁板的几何非线性大变形运动方程采用有限差分法求解,流体控制方程基于有限体积法求解,双向流固耦合采用交错迭代算法。计算结果表明:当动压小于临界颤振动压时,曲壁板表现出静平衡状态,且随着动压的增大,壁板变形的非对称性越明显。当动压大于临界颤振动压时,壁板振动位移先增大后减小,最终达到稳定颤振状态,且该极限环颤振并不关于初始位置正负对称的。同时,随着动压的增大,壁板颤振的正向峰谷值、负向峰谷值和振幅均逐渐增大,颤振频率则逐渐减小。壁板振动响应规律并不随着壁板弯曲高度的改变而单调递增或递减,较小的弯曲高度可以降低壁板颤振临界动压值,但是当弯曲高度进一步增大后,由于气动非线性特性增强,准周期无规则运动状态被激发了出来,临界颤振动压迅速升高。     

机身整体壁板结构两种建模方法探索

机身整体擘板损伤容限的有限元分析中要考虑裂纹处中央筋条断裂的建模，为了更准确地模拟裂尖附近的应力场，实现对裂纹扩展路径的模拟与预测，在考虑通透型裂纹扩展建模的考虑上，对框和长桁用壳元代替梁元进行了模拟，论证了其可行性，同时考虑了网格的稀密和偏心的影响。还对两种建模方式用线性和几何非线性两种方法的静力分析进行了比较并论证了模型具有几何非线性，分别对试件的变形、蒙皮、框和长桁及其它们的同一部位最大应力进行了比较，论证了两种建模方法的一致性，为下一步损伤容限的有限元分析中对框和长桁分别用壳元进行模拟提供了有力的论证和可靠的分析模型，为综合验证试验件的设计定型提供了依据。     

复合材料加筋壁板结构件VARI液体成型工艺计算模拟

通过注模模拟软件PAM-RTM可以预测复合材料液体成型工艺中树脂的流动时间和模拟树脂的流动形式.渗透率是成型工艺模拟中重要的参数,面内和面外渗透率通常采用复杂且昂贵的封闭模具来测试,本工作自建了一套结构简单、操作方便且成本低廉的模具,使用真空辅助树脂灌注(VARI)工艺可获得准确的面内和面外渗透率参数.采用一种简单的等效建模方法,通过分层建模方法建立了有限元模型.将渗透率参数输入模拟注模软件PAM-RTM中,将使用等效建模方法所得模拟计算结果与实验液体成型结果进行了比较.计算模拟树脂充模时间为254 s,比实验工艺树脂充模时间(301 s)短.在使用等效建模方法的流道布局基础上,制备了加筋壁板结构件,对所选方案进行了工艺验证.     

飞机壁板复杂载荷试验技术

针对火星表面低温大气环境下多层隔热组件隔热性能大幅衰减、不能满足火星车保温需求的难题,提出了一种新型、高效、轻质纳米气凝胶隔热装置设计方法,采用在真空和火星大气环境下导热率极低的纳米气凝胶为隔热材料,通过基于低导热复合材料的盒盖式局部支撑封装、气凝胶与结构间填充缓冲泡沫进行多余物过滤、铺设反射屏进行辐射漏热隔离、开设排气孔等设计方法,解决了力学性能增强、多余物控制、辐射漏热隔离、快速泄复压等工程应用难题,成功完成纳米气凝胶在祝融号火星车的工程应用。地面试验测试结果表明,1 400 Pa、二氧化碳气氛、25℃时纳米气凝胶隔热装置总导热系数低至0.008 0 W/(m·K),有力保障了祝融号火星车舱内设备在零加热功率补偿条件下在轨温度仍处于允许范围内。火星车纳米气凝胶隔热装置总质量为5.95 kg,仅占火星车总质量的2.5%。     

各向异性矩形板横向弯曲一般解析解

采用复级数方法首次建立了基于一阶剪切变形理论的各向异性矩形板横向弯曲一般解析解。引入（Φｘ，Φｙ，Ｗ）＝∑∞－∞（ｉＡ，ｉＢ，Ｃ）ｅｉｍπξｅｉｍπηｒ（ｍ为整数，ｒ为控制方程特征根），并代入矩形板平衡方程组，推出实数型级数解，将其回代入平衡方程组中任两个，可确定待定系统（Ａ、Ｂ、Ｃ）之间关系。一般解析解还补充了厚板在ｘ、ｙ方向的梁函数。本文引入将三个平衡方程归并为一个６阶偏微分方程的方法给出问题特解。将一般解析解代入边界条件，用正弦数加角点条件的方法确定待求系数。数值计算表明本文求解是成功的。     

石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板剪切后屈曲性能研究

针对石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板,研究其在剪切载荷作用下的极限承载能力,分析其损伤破坏模式。使用二维Hashin准则和二次名义应力准则作为混杂复合材料加筋壁板的层内和层间失效判据,建立了考虑渐进损伤的剪切破坏分析模型,并在ABAQUS有限元软件平台进行建模与求解。开展了石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板剪切试验,测量其破坏载荷,获得其典型破坏模式。仿真结果与试验结果的屈曲载荷和破坏载荷相对误差均在15%以内,破坏模式一致,验证了该建模分析方法的可行性与有效性。     

某飞机机翼壁板战伤的胶接修理计算

为了准确模拟损伤部位的局部位移和力边界条件,基于某飞机的全杌有限元模型,对机翼整体壁板高应力区的圆孔型损伤,采用不同搭接宽度计算了受损壁板的胶接修理.研究了飞机机翼壁板不同损伤尺寸下搭接宽度与残余强度的关系,给出了飞机满足使用要求前提下的受损壁板胶接修理所需要的搭接宽度.这些结论为整体壁板的胶接修理提供参考.