复材帽形长桁压损失效与试验验证

为研究复材帽形长桁的失效行为,针对碳纤维增强树脂基复合材料帽形长桁的压损失效,提出了一种快速的有限元数值模拟方法。基于Tsai-Hill失效判断准则,利用Abaqus软件进行非线性求解,得到了长桁压损失效临界载荷。制造了6种不同尺寸的帽形长桁进行长桁压损试验,对比载荷位移曲线、结构失效载荷以及破坏模式,结果表明,该有限元数值模拟方法与试验结果一致性好,验证了分析方法的正确性,为长桁的设计分析提供了支持。     

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,。     

某大型客机复合材料中央翼加筋上壁板制造技术研究

本文通过某大型客机复合材料中央翼加筋上壁板制造成型试验,对大型客机复合材料主承力构件制造技术进行了多方位的研究探索和试验验证,实现了复合材料零件生产过程的全数字化,制造出满足试验指标的复合材料中央翼上壁板组件。结果表明,建立的湿蒙皮+干长桁共胶接等解决方案,技术风险低,无损质量高,对长度4米以下的复合材料长桁加筋壁板制造提供一种思路。     

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。     

飞机复合材料长桁面外拉伸失效分析

考虑几何、材料以及接触非线性因素,引入Hoffman材料失效准则,采用Newton-Raphson增量迭代方法建立复合材料长桁面外拉伸失效有限元仿真方法。设计验证性试验,测试三种不同长桁构型面外拉伸失效载荷和破坏模式,绘制载荷-位移曲线,证明有限元分析方法准确、有效。分析有限元和试验测试结果,研究复合材料长桁面外拉伸失效影响因素,给出飞机强度设计指导。     

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。     

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。     

双机器人柔性压紧控制系统设计

飞机壁板T型长桁激光焊接使用固定的压紧工装,由于在研制阶段,壁板工件往往批量比较小,品种比较多,使用固定工装既增加了费用,又延长了加工周期。为了解决这一问题,采用了双机器人安装压紧末端执行器,在激光焊接过程中对T型长桁进行压紧和夹紧。为了保证焊接过程中双机器人程序运行的同步性,设计了机器人控制系统与外部控制器的通信协议,利用这种协议,两个机器人程序运行的同步控制,利用该协议也可实现离线编程数据由外部控制器向机器人控制系统的传输。最后通过实验,实现了集成控制台控制双机器人同步运行程序,对T型长桁模拟件进行夹紧和压紧的焊接工装功能。     

飞行器长桁零件加工中的装夹工艺

以某型号飞行器长桁零件为研究对象，围绕装配和加工工艺过程中装夹存在的问题，根据其服役环境，设计了符合飞行器长桁类零件装配的通用可调夹具，旨在提高装夹效率，满足多种截面长桁装夹要求，优化支撑布局。结合国内使用的飞机长桁类工件夹具现状，提出了L形长桁零件装配专用夹具的设计方案。在长桁受重力的情况下，外部施加60kN力时最大挠度为323mm,在长桁的上面打连接铆钉孔，使其承受能力大大降低，在承受同样的力时应力急剧增大，但弹性应力急剧减小，并且装配体中各零件间存在接触应力，其应力小于单个分析的应力，所以装配后长桁、框架及角材可用铆钉连接。将上述装配和仿真研究应用于该飞机装配中，通过仿真说明该装配技术的合理性和可行性。     

机翼长桁检验柔性工艺装备研制关键技术研究

面向新一代飞机制造数字化、柔性化的需求,基于柔性工装技术,设计了机翼长桁检验数字化柔性工装系统。通过总体设计和综合精度分析研究,建立了基于现场总线技术的柔性工装控制系统,开发了柔性工装专用的工艺控制软件,最后把该系统应用于实际生产。与原有工装相比,该柔性工装极大地缩短了长桁检验工装的研制生产周期,降低了长桁检验工装的研制生产成本,提高了长桁检验效率,减少了厂房占用面积。     

长桁接头柔性测量夹具的设计

飞机对接面长桁接头钻模用于钻制长桁接头的连接孔,结构相似,数量较大,其制造依据是实物标工,涉及孔位、长桁轴线、理论外形等特征的协调,测量长桁孔位及长桁轴线通常使用过渡板间接测量法,数量大、周期长。采用柔性夹具间接测量法,方便快捷,周期短,可重复使用,缩短了夹具制造周期。     

轴压桁式半硬壳结构优化设计研究

研究轴压桁式半硬壳结构优化设计问题。为考虑蒙皮曲板的失稳承载能力,在总体失稳下极限承载轴压叠加公式中引入附贴蒙皮宽度计算式,针对铝合金和复合材料桁式半硬壳结构,分别引入桁条剖面压应力和蒙皮附贴宽度设计变量,建立轴向压力作用下桁式半硬壳结构优化设计模型,并采用Ansys 10.0软件进行优化计算。对铝合金和复合材料桁式半硬壳结构算例进行优化设计,得到若干有实用价值的结论。     

飞机复杂长桁的专业化加工技术研究

详细分析了在飞机的研制中,大型复杂长桁研制存在的主要技术瓶颈,以及长桁由传统加工工艺向国际先进的专业化高效加工技术转型中的关键技术环节,研究并总结出以自动化液压装夹技术、复杂长桁工艺设计、弱刚性结构高速切削等技术为基础的大型复杂长桁专业化加工技术,为我国大型复杂长桁技术的突破奠定基础。     

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。     

飞机长桁零件三维数模展开重构的研究

基于长桁类零件的结构特点,介绍两种长桁零件成型工艺,并提出两种长桁零件由设计数模求取展开板坯制造数模的方法,在型号研制中得到验证成功。     

民用飞机机身长桁结构典型损伤问题研究及修理技术

应用ABAQUS有限元分析软件对民用飞机机身长桁结构损伤所产生的应力分布进行分析,确定打磨或修切的部分参数,针对长桁损伤区域进行打磨或修切来消除高应力区,给出合理的工程建议。针对长桁极端损伤情况,对损伤区域完全修切后进行加强板补强,通过工程算法对加强后的加强板厚度以及连接紧固件数量进行分析和计算,提出科学的工程建议。     

典型航空结构件数控加工夹具设计及仿真研究

针对航空结构件中大型长桁零件薄壁部分易变形难加工的特点,对其进行了数控加工工艺规程的制定以及工装夹具系统的设计。为了提升长桁零件的动态性能,利用有限元分析软件对长桁零件进行了模态分析和谐响应分析,获取其固有频率、发生共振的频率以及共振的幅值,并预测零件的变形情况。研究结果表明:长桁零件的加工方案存在改进的空间,可根据相关分析结果优化其铣削参数,改进加工方案,进一步提升长桁零件表面的加工质量。     

长桁快速展开建模技术研究

为了同时满足减重和强度的要求,现代飞机长桁具有大量开口、斜切等特征,而现有的手工展开建模的方法存在展开精度差、建模效率低、容易出错等问题。基于长桁的结构特点,本文对长桁特征映射算法进行了研究,提出了一种长桁快速展开建模的方法,该方法以CATIA为平台,可以自动、高效、准确地完成大量展开建模工作,缩短了展开建模周期,提高工作效率。     

复合材料J型高墙壁板的研制

采用热压罐成型工艺制造复合材料J型高墙壁板,对成型模具的设计进行了优化。采用已固化高墙-未固化帽形筋条和未固化壁板共胶接方案实现了帽形加筋J型高墙壁板结构的一次整体成型。采用三角填充区纤维成型模成型纤维束,有效控制了高墙的成型。采用硬模/软模配合的工装形式保证了帽形筋条的成型质量和外形尺寸。筋条定位工装和高墙定位工装的成型方案通过工艺效果评估,证明工艺方案切实可行,对壁板类结构整体工艺成型质量的控制具有指导意义。     

复合材料垂尾翼盒布置优化设计

飞机翼盒长桁和肋的布置会影响整体结构性能,选择合适的桁距及肋距至关重要,本文在研究不同长桁间距、肋的布置形式对结构强度、刚度、稳定性和重量的影响中,参考国内外机型结构形式建立了3种长桁间距,3种肋的布置形式共9个布局方案,并在相同约束条件下进行优化分析,考虑静强度、稳定性、刚度比、工艺尺寸、铺层比等因素,优化后方案6(长桁间距180,1-4肋渐变、5肋以后垂直后梁)最优。文章涉及的方法与流程,经适当调整可用于航空航天领域广泛采用的半硬壳式结构的布局优化设计。