發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 14:01

【摘要】：復(fù)合材料整體固化成型技術(shù)日趨成熟,當(dāng)用于機(jī)翼整體油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),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(duì)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(jì)的難度,給失效分析帶來(lái)困難。本文針對(duì)復(fù)合材料機(jī)翼整體油箱的密封失效問(wèn)題進(jìn)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(duì)密封膠的失效問(wèn)題,采用Mooney-Rivlin橡膠本構(gòu)模型,利用裂紋擴(kuò)展J積分理論,預(yù)測(cè)填角密封膠出現(xiàn)裂紋后可能的擴(kuò)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(kuò)展,得到貼合面密封膠失效分析。(2)分析復(fù)合材料機(jī)翼整體油箱結(jié)構(gòu)模型,設(shè)計(jì)機(jī)翼整體油箱靜力試驗(yàn),將仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)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(diǎn)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(guò)程和判定失效的依據(jù)。簡(jiǎn)化整體油箱的釘元模型,構(gòu)建機(jī)翼整體油箱結(jié)構(gòu)高應(yīng)變區(qū)域子模型,得到重點(diǎn)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(jī)翼整體油箱的密封設(shè)計(jì)提供一種驗(yàn)證密封失效的方法。
【圖文】：

點(diǎn)：復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)比強(qiáng)度高、比剛度也高。比強(qiáng)度表示材料的抗拉強(qiáng)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(qiáng)度高的雙重特性，造就了先進(jìn)復(fù)合材料能夠?qū)嵍葴p少。復(fù)合材料機(jī)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(shí)，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(jiǎn)化了后期維護(hù)。各向異性和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。復(fù)合材料機(jī)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(qiáng)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(guò)不同的方向鋪設(shè)不同比例的單向帶，來(lái)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(dāng)?shù)匿亴禹樞�、鋪層角度，使得�?fù)合狀態(tài)下表現(xiàn)的力學(xué)性能差異性大，這些都對(duì)機(jī)翼的力學(xué)設(shè)計(jì)提供了更大

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)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(jī)投入運(yùn)營(yíng)，它的標(biāo)準(zhǔn)燃油容量是 15843L，油箱布局為兩機(jī)翼整體油箱和一個(gè)中央翼油箱，它存在兩種構(gòu)型：一種是機(jī)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(dāng)外油箱燃油不足時(shí)，內(nèi)油箱可以實(shí)時(shí)地流入，反之，外油箱的油卻無(wú)法回流到內(nèi)油箱；另外一種是機(jī)翼整體油箱不分割，從 1 肋到 22 肋構(gòu)成一個(gè)整體。1999 年加拿大研制的龐巴迪 CRJ700 是一款支線客機(jī)，中央翼油箱采用的是桶形復(fù)合材料容器，機(jī)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(jī)因?yàn)椴捎脵C(jī)翼整體油箱設(shè)計(jì)，具有高效率和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，符合人機(jī)工程學(xué)的原理，受到廣泛的歡迎。它的左右機(jī)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(guó)的波音 777、787 飛機(jī)和空客 A350、A380 飛機(jī)是當(dāng)代先進(jìn)客機(jī)的代表，它們的機(jī)翼結(jié)構(gòu)也采用了機(jī)翼整體油箱結(jié)構(gòu)[8]。特別是 787 和 A350 飛機(jī)，它的機(jī)翼結(jié)構(gòu)主要是復(fù)合材料。A350 飛機(jī)機(jī)翼中最大的一塊復(fù)合材料壁板尺寸達(dá)到 31.6m35.6m。A400M運(yùn)輸機(jī)更是將機(jī)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(yùn)輸機(jī)機(jī)翼應(yīng)用的先例[9]。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V228.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何發(fā)東;;基于多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載試驗(yàn)的機(jī)翼飛行載荷模型研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2015年11期

2 李緒忠;李素琴;;大飛機(jī)整體油箱用密封劑性能分析及應(yīng)用[J];航空工程進(jìn)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(dòng)建模與釘載分析技術(shù)研究[J];機(jī)械科學(xué)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(jī)械密封基本性能研究進(jìn)展[J];流體機(jī)械;2015年02期

5 劉忠獻(xiàn);聶江;郭璐璐;;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)多釘連接設(shè)計(jì)、分析與試驗(yàn)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(jī)大展弦比機(jī)翼靜力試驗(yàn)技術(shù)研究[J];工程與試驗(yàn);2014年01期

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

8 鐘海;張鵬程;;大展弦比機(jī)翼載荷校準(zhǔn)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(guó)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(xué)位論文 前6條

1 陳朋;磨損過(guò)程中螺桿泵定子橡膠預(yù)制裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2017年

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

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

4 黃興隆;復(fù)合材料機(jī)翼整體油箱密封變形分析[D];南京航空航天大學(xué);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(xué);2012年

6 李金鋒;高性能聚硫密封劑的研制[D];浙江大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2650264