【摘要】：復(fù)合材料整體固化成型技術(shù)日趨成熟,當用于機翼整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時,能大大減少零部件數(shù)量和密封部位。但復(fù)合材料的各向異性卻容易導(dǎo)致緊固件附近區(qū)域應(yīng)力集中,對密封膠的性能要求更苛刻。密封膠材料的非線性,又加大整體油箱密封設(shè)計的難度,給失效分析帶來困難。本文針對復(fù)合材料機翼整體油箱的密封失效問題進行研究。(1)介紹不同的密封膠本構(gòu)模型,選擇合適的密封膠本構(gòu)模型和材料參數(shù)。針對密封膠的失效問題,采用Mooney-Rivlin橡膠本構(gòu)模型,利用裂紋擴展J積分理論,預(yù)測填角密封膠出現(xiàn)裂紋后可能的擴展方向;采用內(nèi)聚力模型,模擬貼合面密封膠的裂紋萌生和擴展,得到貼合面密封膠失效分析。(2)分析復(fù)合材料機翼整體油箱結(jié)構(gòu)模型,設(shè)計機翼整體油箱靜力試驗,將仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)相對比,得到整體模型位移與應(yīng)變,為后面整體油箱密封結(jié)構(gòu)重點分析提供參考。(3)分析典型的L型連接件,得到密封膠模型中的填角密封和貼合面密封損傷失效過程和判定失效的依據(jù)。簡化整體油箱的釘元模型,構(gòu)建機翼整體油箱結(jié)構(gòu)高應(yīng)變區(qū)域子模型,得到重點考核部位密封膠的位移、應(yīng)力值,判斷密封膠是否失效。為機翼整體油箱的密封設(shè)計提供一種驗證密封失效的方法。
【圖文】：

點：復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)比強度高、比剛度也高。比強度表示材料的抗拉強度與比剛度表示材料的彈性模量與本身密度的比值，這兩者是結(jié)構(gòu)選材的重要空領(lǐng)域，比剛度高和比強度高的雙重特性，造就了先進復(fù)合材料能夠?qū)嵍葴p少。復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)易于大面積整體成型。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)主要是由單層鋪疊適合于共固化、共膠接等的整體成型技術(shù)，它可以減少部分連接構(gòu)件和量，同時，整體固化成型的結(jié)構(gòu)安全性和可靠性高，，這也大大降低了制簡化了后期維護。各向異性和可設(shè)計性強。復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)的主要形式是由單向預(yù)浸帶鋪構(gòu)。單向帶呈現(xiàn)強烈的正交各向異性，其沿纖維方向的性能與垂直纖維，可以通過不同的方向鋪設(shè)不同比例的單向帶，來滿足結(jié)構(gòu)平面內(nèi)所需材料可以選擇符合要求的材料和適當?shù)匿亴禹樞�、鋪層角度，使得�?fù)合狀態(tài)下表現(xiàn)的力學性能差異性大，這些都對機翼的力學設(shè)計提供了更大

南京航空航天大學碩士學位論文機翼整體油箱。它們的分界面是左右的 1 肋位置。1988 年，空客 A320 飛機投入運營，它的標準燃油容量是 15843L，油箱布局為兩機翼整體油箱和一個中央翼油箱，它存在兩種構(gòu)型：一種是機翼整體油箱又分外油箱和內(nèi)油箱，它們的分界面是 15 肋位置，當外油箱燃油不足時，內(nèi)油箱可以實時地流入，反之，外油箱的油卻無法回流到內(nèi)油箱；另外一種是機翼整體油箱不分割，從 1 肋到 22 肋構(gòu)成一個整體。1999 年加拿大研制的龐巴迪 CRJ700 是一款支線客機，中央翼油箱采用的是桶形復(fù)合材料容器，機翼整體油箱仍然是金屬材料。2004 年，巴西的 ERJ195 完成首飛（圖 1.2 所示），該飛機因為采用機翼整體油箱設(shè)計，具有高效率和經(jīng)濟性的特點，符合人機工程學的原理，受到廣泛的歡迎。它的左右機翼整體油箱為主油箱，左 0 肋至右 0 肋間橫隔板之后為輔助的集油箱[7]。美國的波音 777、787 飛機和空客 A350、A380 飛機是當代先進客機的代表，它們的機翼結(jié)構(gòu)也采用了機翼整體油箱結(jié)構(gòu)[8]。特別是 787 和 A350 飛機，它的機翼結(jié)構(gòu)主要是復(fù)合材料。A350 飛機機翼中最大的一塊復(fù)合材料壁板尺寸達到 31.6m35.6m。A400M運輸機更是將機翼復(fù)合材料用量提高到 85%，開創(chuàng)了復(fù)合材料在大型運輸機機翼應(yīng)用的先例[9]。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V228.11

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何發(fā)東;;基于多點協(xié)調(diào)加載試驗的機翼飛行載荷模型研究[J];機械科學與技術(shù);2015年11期

2 李緒忠;李素琴;;大飛機整體油箱用密封劑性能分析及應(yīng)用[J];航空工程進展;2015年03期

3 彭湃;趙美英;江紅星;;復(fù)合材料多釘連接結(jié)構(gòu)自動建模與釘載分析技術(shù)研究[J];機械科學與技術(shù);2015年06期

4 於秋萍;孫見君;涂橋安;馬晨波;;接觸式機械密封基本性能研究進展[J];流體機械;2015年02期

5 劉忠獻;聶江;郭璐璐;;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)多釘連接設(shè)計、分析與試驗技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2015年Z1期

6 劉興科;劉冰;張建鋒;;全尺寸飛機大展弦比機翼靜力試驗技術(shù)研究[J];工程與試驗;2014年01期

7 呂光全;程小全;張紀奎;;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)凸頭多釘連接釘載分配研究進展[J];航空制造技術(shù);2013年06期

8 鐘海;張鵬程;;大展弦比機翼載荷校準技術(shù)研究[J];科技傳播;2013年05期

9 宋英紅;楊亞飛;吳松華;;航空聚硫密封劑的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J];中國膠粘劑;2013年02期

10 趙云峰;;高性能橡膠密封材料及其在航天工業(yè)上的應(yīng)用[J];宇航材料工藝;2013年01期

相關(guān)碩士學位論文 前6條

1 陳朋;磨損過程中螺桿泵定子橡膠預(yù)制裂紋擴展機理研究[D];沈陽工業(yè)大學;2017年

2 胡平;復(fù)合材料機翼中膠接結(jié)構(gòu)的有限元模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 王啟明;復(fù)合材料機翼分離面的連接設(shè)計及優(yōu)化方法研究[D];南京航空航天大學;2013年

4 黃興隆;復(fù)合材料機翼整體油箱密封變形分析[D];南京航空航天大學;2013年

5 趙寶華;金屬整體油箱結(jié)構(gòu)密封性能分析[D];南京航空航天大學;2012年

6 李金鋒;高性能聚硫密封劑的研制[D];浙江大學;2011年

本文編號：2650264