静强度/耐久性初步结构优化设计方法

由于有限元模型精度的限制,在以往初步结构设计中难于开展耐久性分析,这样会在结构设计中埋下疲劳寿命不足的问题,增加结构细节设计的难度,甚至引发结构超重问题。针对这一问题,在飞机结构的变精度模型技术和细节疲劳额定值方法的基础上,提出了静强度与耐久性综合约束下的初步结构设计方法,将耐久性设计分析工作从详细结构设计后期提前到初步结构设计阶段,并以某一折叠机翼为研究对象,在其结构选型与布置中就对关键结构（内外翼连接耳片）中的应力进行控制,通过多工况优化设计保证了连接耳片的疲劳裕度大于零,这样可以有效地减少详细结构设计中由于疲劳寿命不足而引起的多次迭代设计,并有助于获得更轻量化的结构设计。     

“飞豹”飞机的总设计师——陈一坚

<正>陈一坚(1930-),福建福州人,中国飞机设计师,中国工程院院士。现任中航集团第一飞机设计院研究员。长期从事飞机设计研究工作,主持参加了歼教1、初教6等多个型号飞机的设计和研制。1982年出任"飞豹"飞机型号总设计师,成功研制"飞豹"飞机,填补了中国歼击轰炸机研制方面的空白,为我国航空工业的建设和发展做出了突出贡献。他主编了《飞行器结构强度分析手册》,《飞机结构耐久性及损伤容限设计手册》,撰写了《"飞豹"飞机研制工作总结报告》等,为促进航空科技进步做出了积极     

民用飞机耳片结构参数化设计方法研究

摘 要：耳片/螺栓类结构在现代民用飞机结构设计中应用广泛，其常规正向设计思路为结构设计在先，强度分析在后，存在迭代计算繁冗，耗时长且人为计算易出错等问题。本文以逆向设计为指导思想，以铝合金（7075-T6）耳片为例，建立了耳片典型承载能力、耳片性能参数与耳片结构参数之间的关联方程，通过设计变量法，给出了一套参数化设计方法，可实现以需求-结果模式为导向的耳片自动化设计。通过MATLAB开发可视化程序并经实例求解表明：在给定耳片受载条件及目标需求的情况下，此法可实现耳片相关参数的迅速求解，大幅提高设计效率。     

受轴向拉伸载荷作用的耳片强度研究

耳片是飞机结构的重要连接元件,是结构主要传力通道上的重要环节,是飞机结构强度计算和细节分析的重点部位。多年来,许多国内外学者、专家对其进行了大量试验研究工作。大量的试验表明,随着加载角度的增大,耳片的静拉伸破坏载荷降低,所以,现在在设计中,都尽量采用受轴向载荷的耳片。本文对受轴向拉伸载荷作用下的单、双耳片进行了强度分析研究,并进行了归纳总结。     

飞机结构耐久性／损伤容限设计的工程控制

在理解飞机结构耐久性／损伤容限设计思想和总结工作经验的基础上，说明了飞机结构耐久性／损伤容限设计在结构完整性中的地位；宏观地给出了保证飞机结构使用的经济性和安全性，而从飞机设计开始到退役的全过程中，应进行的耐久性／损伤容限设计各项具体工作内容；强调只有把耐久性／损伤容限设计思想变成设计人员的自觉行动，不断地总结经验，才能真正提高飞机的设计质量。     

机翼／副翼连接结构的连接刚度特性分析

大型飞机机翼倡0翼连接结构一般由多个连接螺栓共轴相连,副翼上的载荷按连接结构的刚度和传力路线的长短分配后传递给机翼后梁。为考察机翼／副翼连接结构的连接刚度特性,结合大型飞机机翼结构分析工作,利用PATRAN／NASTRAN对机翼偈4翼连接结构的刚度特性进行了分析研究。主要从连接耳片厚度、连接位置、以及连接耳片间距三方面...     

飞机铝合金结构腐蚀与防护分析

腐蚀控制与防护是保证飞机结构完整的重要方法,是结构耐久性设计的重要内容,是实现飞机结构长寿命、高可靠性、低维修成本的重要保证.飞机大部分结构件由铝合金材料构成,通常占一架飞机总重量的70%,而由腐蚀造成的事故约占飞机全部损伤的20%.因此必须高度重视飞机结构的腐蚀控制问题.     

飞机结构疲劳与结构完整性发展综述

飞机结构设计与强度分析是影响飞机结构安全的关键因素,从静强度到安全寿命、损伤容限理念的提出,再到耐久性概念和结构完整性规范的形成,经历了飞机设计理念和技术体系不断完善的过程。然而,目前结构完整性理念在工程实际中的贯彻仍停留在产品研制和检测的层面,限制了其更深层次的作用。介绍了飞机结构设计从静强度设计到结构完整性设计的发展历程、飞机结构完整性的基本概念和飞机结构完整性大纲（ASIP）的主要特点;通过"5个任务",突出了结构完整性大纲从传统设计阶段的分析和检测规范到产品全生命期的过程控制与管理规范的提升转变;最后通过2个典型型号案例,介绍了飞机结构完整性理念在设计、验证与使用维护全生命期的成功应用。通过对基本概念的剖析以及对主要设计理念发展的梳理,展示了飞机结构安全策略从设计研制阶段到全生命期控制的质变过程,指出了结构完整性理念从基于试验的体系方法向着数字化方向发展的趋势。     

环境严酷性指数腐蚀当量方法及其应用研究

 建立统一的腐蚀损伤环境变量——环境严酷性指数（ESI）,并研究其在飞机结构耐久性设计中的应用。在材料/结构腐蚀与单一环境类型/要素/强度关系基础上,按照《由电化学测量值计算腐蚀率和相关量的标准方法》(ASTM G102 89),引入并给出相应的ESI,并在一定工程假设下,给出在综合环境(由不同环境类型/要素/强度组成)作用下的ESI。同时,在腐蚀损伤等效原则下,用标准的环境类型/要素/强度及其作用时间当量化地表征综合环境及相应的作用时间(即环境谱),为环境加速试验环境当量提供依据并形成环境当量谱以应用于飞机结构耐久性设计中的腐蚀防护与控制(EEF),评估结构的检查周期/日历寿命。根据相关试验结果计算了典型金属材料在不同环境中的环境严酷性指数及环境当量化系数(EEF), 给出了环境简化或折算的算例。     

轴向受载耳片拉伸效率系数的Neuber修正

为了改进和完善现有设计方法,引入Neuber准则,综合考虑耳片结构弹性模量、拉伸屈服强度、极限强度与塑性应变等参数,采用有限元方法获得耳片应力集中系数,对轴向受载耳片拉伸效率系数计算方法进行修正。相比于传统计算方法,修正之后的计算结果精度提高14.2%,可以进一步降低结构设计重量,且该计算方法适用于所有飞机金属结构材料。     

基于有限元全耦合方法的耳片疲劳损伤力学分析

精确分析和预测连接耳片结构的疲劳寿命对保证飞机安全具有重要意义。采用损伤力学—有限元全耦合方法对飞机上典型连接耳片结构进行分析,得到该结构的疲劳损伤演化过程和疲劳寿命;将分析结果与疲劳寿命工程估算方法——名义应力法进行比较,证明损伤力学—有限元全耦合方法应用于结构寿命预测的可行性,并将损伤力学—有限元全耦合方法与线性Miner准则、损伤全解耦方法进行对比分析。结果表明：损伤力学有限元全耦合方法,其计算结果是唯一的、确定的,比运用线性Miner准则和损伤全解耦方法所得的结果更准确,弥补了名义应力法的不足。     

机身框与长桁、蒙皮的连接形式研究

通过对飞机机身框与长桁、蒙皮连接的不同结构形式进行对比分析,从传力、疲劳耐久性、工艺性和结构重量等方面进行比较,得出各种连接形式的优缺点,为今后机身设计提供一定的依据和参考。     

边界元技术在飞机结构细节设计中的应用

概要地讨论了边界元在飞机结构细节设计中的应用，重点研究了耐久性设计中所关心的应力集中问题。通过研究认为，这种方法既简便又快捷，而且行之有效。如果结构优化、前后置处理以及同有限元相互耦合、无疑会成为飞机结构细节耐久性设计中的一个强力的计算分析工具。     

耐久性/损伤容限设计简介

概述了飞机结构耐久性／损伤容限设计的基本思想、设计规范及耐久性／损伤容限设计基本理论及方法，供设计人员参考。     

现代全尺寸军机机体结构耐久性试验要求和方法

对于金属飞机机体结构,开展全尺寸结构耐久性试验主要目的是：验证紧固孔原始疲劳质量控制效果;验证经验寿命是否超过使用寿命,在使用寿命期内是否会出现功能性损伤;为最终给出满足可靠性符合性判据要求的使用寿命（包括飞行小时与飞行次数）提供依据。在探讨全尺寸飞机机体结构耐久性试验原理基础上,形成便于工程实施的耐久性要求和方法。同时涉及在完成耐久性试验的全尺寸机体结构上开展验证民飞机服役日历使用寿命的试验要求和方法。     

评美空、海军飞机强度规范中的寿命和可靠性要求

本文介绍了美国空军、海军飞机结构强度和刚度规范自60年代初共用一套规范到80年代后期各自推出新规范的过程。说明了各个时期规范修订的内容,重点就与寿命和可靠性有关的条款作了较详细的对比分析,诸如寿命概念、载荷环境谱、疲劳试验件、疲劳试验进度、分散系数和部队管理等。最后,对美空军釆用的经济寿命概念(耐久性设计技术)发表了看法。     

飞机结构的耐久性与损伤容限设计

飞机结构设计思想随着航空技术的发展而不断进步,经历了从静强度、动强度、疲劳强度到断裂强度的变化过程,耐久性/损伤容限设计是当前飞机结构设计规范的核心方法.本文归纳了飞机结构设计思想的发展历程,重点讨论了耐久性/损伤容限设计的基本思想、基本理论和基本方法,有助于深入理解该设计思想的本质.     

飞机铝梁接头耳片与钢衬套过盈配合对飞机寿命的影响

初步探讨了飞机机翼翼梁接头高强度铝耳片与钢衬套过盈配合在应力腐蚀与干涉连接综合作用下 ,对耳片疲劳寿命的影响及影响程度 ,并提出了结构设计时应遵循的几项原则。     

复合材料飞机结构强度设计和验证的特点

结合军用飞机结构强度规范修订，概述了复合材料飞机结构设计规范的演变，并基于过去20多年参与复合材料结构设计的经验教训和美国最新的军用飞机设计规范，从材料和工艺、设计许用值、静强度、耐久性、损伤容限和结构验证试验等几方面分别阐述了复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。     

“飞机结构耐久性设计技术”学习班

飞机结构耐久性设计是国外80年代前后发展起来的一项综合性技术,以充分满足用户对新一代先进飞机(包括航天飞机)长寿命、高可靠性、低维护成本的要求。“七五”期间在航空部科技局领导下,“飞机结构抗疲劳断裂系统工程”(简称AFFD)内成立了“飞机结构耐久性设计技术研究” (简称ASD)的重点课题组,全面负责该项新技术的移植和研究。目前,已经用国产材料,典型生产工艺和我国现役飞机载荷谱完成了第一批耐久性试验,取得了重大研究成果。为尽快将该项新技术推广、应用到我国飞机设计和生产中去,满足即将颁布的新军标“飞机结构完整性大纲”对耐久性的要求,航空部科技局决定由“AFFD”系