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。     

层级优化技术与壁板结构优化研究

为了实现结构优化设计中形状、位置、尺寸等设计变量的解耦,在对现有优化理论及算法分析的基础上,介绍了广义层级优化技术的思路并分析了其优缺点,并基于广义层级优化的思想,提出了基于模型的狭义层级优化技术。对PCL语言参数化自动建模技术进行研究,并结合复杂加筋壁板类结构层级优化算例对狭义层级优化技术进行了验证,优化后减重效果明显。优化过程及结果表明层级优化技术可行,具有工程使用价值。     

机身壁板有头铆钉自动钻铆干涉量研究

通过对飞机机身壁板典型结构的分析,开展有头铆钉自动钻铆干涉量工艺试验,按试验规划设计制作工艺试验件,参考实际生产流程进行制孔、铆接、分解、测量、计算等,得出干涉量数据.分析整理试验数据,从中找出针对机身壁板典型结构的干涉量形成规律.     

整体壁板数字化展开建模方法

针对整体壁板零件数字化制造过程中对展开模型的需求,提出了一种整体壁板展开建模流程,针对曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板零件,运用基于单元等变形的复杂曲面展开方法和基于单元变形能的复杂曲面展开方法对曲面展开,并以型号整体壁板零件为例,分别验证了运用两种曲面展开方法展开外形面及所创建板坯模型的效率和准确性.结果表明,基于单元等变形的复杂曲面展开方法适用于曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板展开计算,展开的外形面及以此为基础建立的板坯模型形状尺寸准确,效率明显提高.     

大型构件蠕变时效成形技术研究

蠕变时效成形技术是为实现大型整体壁板构件高性能与精确成形协同制造而发展起来的一种新型钣金成形方法.分析了大型整体壁板构件的特点和蠕变时效成形技术的原理,从蠕变时效材料本构建模、模具型面回弹补偿和模具设计3个关键方面重点阐述了蠕变时效成形技术的研究进展,并且从材料本构向构件本构发展、蠕变成形向塑变与蠕变复合成形发展和简单热力能场向多级复合能场时效成形发展3个研究热点阐述了该技术进一步发展面临的挑战.     

整体壁板压弯成形的形状控制

针对整体壁板压弯成形过程中由于回弹导致的压弯成形精度低和不可控问题,提出整体壁板压弯成形形状控制方法。以铝合金（7050-T7451）机翼整体壁板为研究对象,设计了整体壁板缩比试件模型,基于弹塑性变形理论和几何分析建立了压弯成形局部变形下压量解析预测模型,基于有限元法建立了压弯成形整体变形有限元仿真预测模型,并将模拟结果与实验结果进行了对比;在压弯成形局部-整体变形预测模型的基础上,综合考虑局部-整体变形精度,利用迭代补偿机制与逐步逼近思想,构建了压弯成形轮廓曲线迭代模型。通过与传统的试错法进行对比,研究结果表明所提方法能够以更高的精度、更快的收敛速度有效控制压弯件的成形形状。     

含离散源损伤的复合材料壁板的剩余强度评估

为研究含离散源损伤的碳纤维增强树脂基复合材料曲面帽形加筋壁板在内压-轴压联合载荷下的剩余强度,对7长桁4框的复合材料曲面帽形加筋壁板进行了试验和分析。结果表明,与离散源损伤距离超过1个典型长桁间距壁板的蒙皮和长桁在轴压载荷作用下轴向应变分布较均匀;加载过程中,损伤区附近应力重新分配,降低了应力集中,离散源损伤可简化为圆孔;基于FD判据和经典层压板理论的计算方法能较准确的计算出含离散源损伤的曲面帽形加筋壁板在内压-轴压联合载荷下的剩余强度;并针对复合材料曲面帽形加筋壁板的结构特点、应变分布特征及破坏模式提出一种在内压-轴压联合载荷下轴向剩余强度的工程估算方法;计算结果均与试验结果吻合较好。     

金属与复材机舱壁板隔声量仿真及声学优化

为研究金属及复材对机舱壁板隔声量的影响,建立了隔声量的统计能量模型,并通过均质铝板隔声量的理论计算结果及有限元仿真结果验证其有效性,利用该统计能量模型分析了不同铺层方式对复材板隔声量的影响,对比了等厚度、等面密度条件下金属板和复材板的隔声性能差异,最后通过铺设阻尼优化了复材板的隔声性能。分析结果表明：单向层厚度以及铺层层数的改变对复材板隔声量影响很小;厚度相同时,铝板的隔声量明显高于复材板,而面密度相同时,在高于2 500 Hz的高频段,铝板的隔声量高于复材板,其余频率下二者隔声量相近;阻尼优化后的复材板与优化前相比在2 500 Hz、3 150 Hz和4 000 Hz三个频率处隔声量分别提升1 dB、4.1 dB和18.6 dB,其他频率处隔声量变化较小,证明使用阻尼材料可以有效提高复材板的隔声性能。     

基于互相关函数幅值向量的飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究

提出了将结构各测试点间振动响应的互相关函数幅值组成互相关函数幅值向量，通过其变化来检测结构的损伤及发生损伤位置的新方法，应用于飞机壁板结构中经常发生紧固件松脱检测的实验。以某飞机尾翼抖振模型在风洞吹风实验中测试得到的抖振载荷信号作为壁板结构的激励信号，用粘贴在各紧固件附近的应变传感器拾取结构振动响应信号，得出壁板上紧固件松脱前后的互相关函数幅值向量，以此幅值向量置信度准则表征幅值向量的变化量，来检测紧固件的松脱损伤，并通过松脱前后互相关函数幅值向量的相对变化的峰值，检测出发生松脱损伤的紧固件位置。由于互相关函数幅值向量直接由测试的振动响应时间历程得到，而且具有较强的抗测量噪声能力，因此这种检测方法在航空结构损伤检测中具有较好的应用前景。     

进气道蒙皮鼓动处理方案

对进气道蒙皮鼓动发生及转移现象进行分析,给出鼓动发生和转移的根本原因及解决措施,从源头遏制了进气道蒙皮鼓动的出现.本措施经多架机验证后已正式在飞机上贯彻执行.