復(fù)合材料后壓力框開口區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、后壓力框是后機(jī)身的前端框，是氣密客艙與后設(shè)備艙的分界框。因?yàn)閺?fù)合材料具有良好的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、較高的比強(qiáng)度和比剛度等優(yōu)點(diǎn)，目前許多商用機(jī)型，如A340、A380、B787等都采用復(fù)合材料制造后壓力框球皮結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由于檢查、維修、導(dǎo)管通過等原因，不可避免地需要多個(gè)開口。開口將會(huì)破壞纖維的連續(xù)性，引起應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)的承載能力。因此需要對(duì)開口結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)滿足承載要求。
　　本文主要針對(duì)復(fù)合材料后壓力框的開口區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、和分析，選擇合理的開口增強(qiáng)方式，確定適宜的增強(qiáng)區(qū)域范圍，達(dá)到明顯增強(qiáng)效果，降低結(jié)構(gòu)重量。首先，計(jì)算金屬后壓力框受內(nèi)壓載荷作用下開口區(qū)變形和應(yīng)力分布，分析表明開口區(qū)域可以等效為受雙軸拉伸載荷作用的矩形層壓板。采用解析法和數(shù)值法求解開口層壓板分別在單軸拉伸載荷和雙軸拉伸載荷作用下的應(yīng)力分布和應(yīng)力集中系數(shù)，分析鋪層、板寬孔徑比對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)的影響，結(jié)果表明提高±45度層的比例，有利于減小雙軸拉伸載荷下孔邊應(yīng)力集中系數(shù)。比較了插層、順層和內(nèi)襯套

3、三種方式的增強(qiáng)效果，插層結(jié)構(gòu)不僅效率高，并能抑制分層，應(yīng)優(yōu)先選用。進(jìn)一步開展了受單軸和雙軸拉伸載荷作用下帶圓形開口復(fù)合材料層壓板四種補(bǔ)強(qiáng)型式的研究?；贖 off man準(zhǔn)則，分析補(bǔ)強(qiáng)型式對(duì)首層失效強(qiáng)度的影響，再通過比較開口周圍熱點(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)變的降低程度，分析圓形缺、環(huán)形、橢圓缺和矩形缺四種補(bǔ)強(qiáng)型式的補(bǔ)強(qiáng)效率。通過有限元參數(shù)化建模，分析了幾何尺寸對(duì)補(bǔ)強(qiáng)效率的影響，給出了不同補(bǔ)強(qiáng)型式適合的補(bǔ)強(qiáng)范圍。同時(shí)，分析了增強(qiáng)區(qū)域厚度和鋪層對(duì)增強(qiáng)效果的