损伤位置对复合材料加筋壁板轴压承载能力的影响

通过落锤冲击试验分别在复合材料加筋壁板的蒙皮中央、长桁平筋边缘和长桁轴线处冲击出深约1mm的凹坑,然后对其进行轴压试验,研究了损伤位置对加筋壁板轴压承载能力的影响,并与未损伤试样进行了对比。结果表明:损伤位置对复合材料加筋壁板轴压承载能力有很大影响,损伤位于蒙皮中央、长桁平筋边缘、长桁轴线处加筋壁板的屈曲载荷分别为未损伤加筋壁板的83.1%,90.7%,96.1%,破坏载荷分别为未损伤加筋壁板的90.2%,84.8%,79.7%;蒙皮对加筋壁板的整体稳定性起主要作用,筋条对加筋壁板的最终承载能力起主要作用。     

C919目标翼身组合体各大部段完成对接

正中航工业西飞近日完成了C919大型客机翼身组合体各大部段对接,顺利实现交付,这表明大客翼身组合体综合验证项目已由机体结构制造阶段转入试验阶段,标志着大客项目研制实现了里程碑节点目标。西飞突破了C919机翼下中壁板喷丸成型技术难关,全面掌握了大型复杂钛合金零件热处理变形控制技术,攻克了铝锂合金大型蒙皮和长桁加工技术难题,实现了龙骨梁、超级壁板等大部件的无余量装配。     

复合材料长桁热隔膜成型技术及设备浅析

复合材料主承力构件以大型加筋壁板整体结构为主,大量应用复合材料长桁类零件。热隔膜成型工艺以独特的优势成为一项新型的复合材料长桁构件成型技术。本文通过分析热隔膜成型工艺特点、热隔膜成型机的组成及工作过程,探讨了热隔膜成型机安装对厂房工程设计的相关要求,为热隔膜成型技术在国内的推广应用提供了参考。     

剪切载荷下复合材料加筋壁板的屈曲性能及承载能力试验研究

对3种不同蒙皮/长桁刚度配比的无损与含目视勉强可见损伤(BVID)的复合材料加筋壁板,分别进行剪切载荷下的试验研究,得到了结构的屈曲载荷、承载能力及失效模式,研究成果可为今后复合材料加筋壁板的设计提供参考。试验表明,在一定范围内,剪切试验件的承载能力随着蒙皮/长桁刚度配比的增加而增加,对于蒙皮/长桁刚度配比为3.79的试验件,冲击损伤对结构承载能力的影响较为明显,且帽顶冲击损伤对试验件的承载能力影响更大。对于蒙皮/长桁刚度配比为3.84、3.92的试验件,冲击损伤对试验件的承载能力影响不大,但是冲击损伤降低了局部刚度,造成结构件发生局部屈曲而导致破坏。     

辅助工具对复合材料零件成型质量的影响研究

复合材料零件生产需使用的辅助工具主要包括模具、匀压盖板等，不同的模具结构、使用方法以及不同材质模具之间的配合使用技巧、匀压盖板的制造手段均会对复合材料零件的成型质量产生影响。通过合理运用工具方案并在加筋壁板实物上进行验证，解决了壁板长桁特定部位厚度偏薄及内部缺陷问题、不同材质工装在高温固化条件下的膨胀变形量不一致的问题以及壁板轴线偏移及外形偏差问题，最终制造出符合设计要求和满足装配需求的合格产品。     

先进复合材料整体壁板RFI成型工艺探讨

复合材料加筋整体壁板是航空复合材料零组部件的一种典型结构,其成型工艺有多种。针对该类整体壁板结构特点,探讨了一种在先进大型飞机上已经取得成功应用的先进复合材料的整体壁板低成本制造技术—RF(I树脂膜渗透成形)工艺。根据此方案制造的整体壁板结构整体性较好,同时成型工艺性好,模具设计与制造方便,制造成本低的特点。     

长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸失效分析

通过对长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸试验和有限元模拟,研究了复合材料加筋板的破坏特性。结果表明:长桁端头有很高的应力集中,桁条被切断导致加筋板传力路线改变;试件的破坏模式为蒙皮与长桁的筋条脱粘,脱粘起始于桁条端部,并沿着蒙皮与长桁的界面扩展;基于断裂力学失效准则的内聚力单元模拟胶接界面,可有效模拟复合材料加筋板的脱粘起始和扩展。验证了改进后的加筋板明显优于参考加筋板。讨论了几何参数对结构承载能力的影响,。     

T形长桁整体加筋壁板稳定性研究与试验验证

综合运用工程计算方法、有限元分析方法和试验方法,分别进行了13种T形长桁整体加筋壁板的稳定性研究,讨论了两种理论方法的准确性,得到了长桁与蒙皮刚度比对屈曲载荷的影响变化规律。结果表明:工程计算方法、有限元分析方法与试验结果吻合较好;当Ast/(bsts) 0. 4时,整体加筋壁板的局部屈曲载荷随长桁与蒙皮刚度比的减小而提高;随肋间距的增加,屈曲载荷变化不大。     

某大型客机中央翼复合材料前梁组件制造技术研究

本文针对某大型客机复材中央翼前梁组件结构形式和胶接成型难点进行分析,采用三步固化成型工艺并结合工装和零件辅助定位设计、真空软膜胶接成型技术,成功制造出满足设计要求的中央翼复合材料前梁组件。     

双光束激光焊钛合金加筋壁板压缩稳定性分析与试验验证

飞机结构中,采用双光束激光焊接技术可以减少重量,降低成本,提高生产效率。机身高温区壁板普遍采用钛合金材料。本文介绍了双光束激光焊技术在机身钛合金壁板上的应用,对双光束激光焊钛合金加筋壁板的压缩稳定性进行了工程计算,并进行了试验验证。得到在长桁方向受压和框方向受压的焊接壁板的载荷—应变曲线,并进行压缩性能对比分析,为机身壁板材料及工艺的选择提供依据。     

基于模具技术的复合材料壁板制造工艺研究

模具的结构及使用方法对提升复合材料壁板的加工质量和加工效率具有重要意义。针对复合材料壁板的结构特点，设计了金属模具及非金属辅助模具，通过在壁板制造工艺中应用这两种模具，解决了长桁边缘的蒙皮纤维屈曲、壁板轴线偏移和壁板贴胎度超差问题，壁板制造的全工艺方案流程可为此类零件的制造方案制订提供一定的参考。     

含离散源损伤Z向增强复合材料加筋板压缩特性研究

以含穿透中央筋条的切口模拟离散源损伤,对无增强、Z-pin增强、改进锁式缝合增强、Tufting缝合增强复合材料加筋板进行轴向压缩试验,研究含离散源损伤Z向增强加筋板的损伤扩展模式与破坏特征。结果表明,壁板和筋条间的Z向增强有效控制了壁板与筋条的脱粘,提高了加筋板的屈曲载荷。切口前端的分层只引起局部的屈曲,沿切口方向未切断筋条的断裂和壁板边缘的突然压溃导致加筋板的最终破坏。三维有限元渐进损伤分析结果显示,选用Hashin判据作为失效判据,可以很好地模拟含离散源损伤复合材料加筋板的轴向压缩渐进损伤过程。采用线约束模拟壁板与筋条翼缘之间的Z向增强是合理的,线约束的引入在损伤扩展至筋条下方壁板区域后有效控制了损伤的扩展。     

复合材料帽型长桁承载能力研究

通过有限元分析了常用复合材料帽型长桁壁板结构在剪切及压缩载荷作用下破坏模式,通过不同的长桁末端与加厚蒙皮的位置关系,对复合材料帽型长桁端头设计进行研究。     

含预制脱粘加筋壁板挖补修理前后压剪性能试验研究

加筋壁板作为飞机复合材料翼面结构中的典型受力构件,在制造、服役和维护过程中不可避免地会产生缺陷或损伤,影响结构的承载能力。本文针对含预制脱粘加筋壁板引入目视勉强可见损伤(BVID),并对缺陷及损伤采取不同的修理方案,结合真实的受载情况,进行了试验研究,对比修理与未修理试验件在压剪复合载荷作用下的应变水平,并对试验件修理后的极限承载能力进行了验证。试验表明,修理前后加筋壁板冲击损伤修理区附近以及预制脱粘修理区附近应变水平变化很小,修理未改变结构的传力路径,试验件破坏载荷为165%设计载荷(未计及环境因子)。本文针对复合材料加筋壁板损伤修理试验研究成果可为今后复合材料加筋壁板修理方案的设计提供参考。     

一种Z形加筋焊接壁板压缩失稳极限载荷的求取方法及有限元分析

以大型Z形加筋焊接壁板为研究对象,结合理论分析和Abaqus有限元模拟研究了其压缩失稳极限载荷,为大型焊接壁板的应用提供理论支持及有限元模拟方法,节约试验成本、提高工作效率。理论部分研究了有效宽度和惯性半径之间的关系,以及当蒙皮与长桁材料不同时的平均载荷的求取方法。有限元模拟分析通过提取载荷比例因子(LPF)的极值确定壁板的极限载荷。为提高模拟的准确性,根据焊缝的强度及云图判断开焊顺序,研究开焊过程中的极限载荷的变化,确定极限载荷范围。理论值和模拟值与实验值对比验证。最后模拟分析了材料弹性模量对极限载荷的影响,由分析结果可知适当提高长桁材料的弹性模量更有利于增大整体极限载荷。     

飞机焊接加筋壁板拉伸强度预估方法研究

对民机焊接加筋壁板结构的拉伸强度预估方法进行研究,依据复合材料力学中弹性模量混合律,提出一个预估飞机壁板结构拉伸强度的理论公式,并通过引入焊接接头的力学性能、离面弯矩、长桁截面形状、蒙皮应力集中等4个系数,反映各因素对壁板结构强度的影响。通过与飞机新型搅拌摩擦焊接铝锂合金壁板拉伸试验结果比较可知,理论计算值比试验值大3. 81%,误差较小,证明了本研究所建立的理论公式具有一定的可靠性和正确性,所述的预估方法可为焊接加筋壁板结构的选材、工艺性能的改进和航天设计人员预估飞机壁板强度值提供参考。此外,利用有限元方法对两组具有不同焊缝状态的壁板的拉伸力学行为进行了模拟分析,结果表明焊接加筋壁板在拉伸破损失效过程中,焊缝开裂状态对壁板抗拉强度无太大影响,同时通过有限元应力云图可以观察到壁板的高应力区,显示壁板的失效过程,在今后对新型民机焊接壁板结构的设计和选材预研阶段,可以通过有限元模拟替代飞机壁板大型结构件拉伸试验,减少预研的周期和成本,提高试验的效率。     

筋条参数对复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响

通过对飞机上大量使用的复合材料加筋壁板进行剪切试验,得到了不同筋条间距和腹板高度下加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷,分析了筋条间距和腹板高度对加筋壁板剪切承载能力的影响。结果表明:随着筋条间距增大,加筋壁板由局部屈曲变为整体屈曲,屈曲载荷和破坏载荷均逐渐减小;随着腹板高度增大,加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷均增大,当腹板高度达到35mm时则基本不再变化,分别保持在425kN和775kN左右。     

复合材料机翼翼根处连接研究

复合材料在民用飞机上使用比例越来越高,文中针对单通道民用飞机复合材料外翼翼根处连接设计做了详细的描述,因为翼根处是飞机的外翼、中央翼盒和中机身界面位置,是飞机设计中的重点也是难点。翼根处连接方案的确定是设计中关键的技术,怎样处理中央翼前/后梁和竖十字接头的连接、外翼前/后梁和竖十字接头的连接、中央翼上下壁板和外翼上下壁板连接、零件材料的选择、紧固件使用和翼根处密封设计要求等等,文中都做了详细介绍。     

大型飞机机翼上壁板强度设计技术

加筋壁板具有刚度好、重量轻、强度高的优点,现代大型飞机机翼壁板均采用这种结构形式。目前,机翼上壁板设计尚没有完备的方法,在较大程度上依靠试验和经验的分析技术,主要按稳定性设计。本文对机翼上壁板强度设计进行了系统性的研究,通过在设计技术上的提升和突破,掌握了现代飞机机翼上壁板在设计、分析、试验中的关键技术。     

复合材料加筋壁板修理后压缩性能试验研究

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式。本文针对民机复合材料机翼上蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证及分析研究。首先,根据损伤类型和上蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了133%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变的要求。但该修理方法使得试验件修理区域较原结构刚度偏大,造成试验件修理区域承载高于两侧长桁。另外,修理补片会造成试验件提前出现载荷偏心弯曲。虽然修理补片的刚度和强度还有待进一步优化,但该修理方法依然可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。