翼下吊架是飛機發(fā)動機與機翼的連接部件,主要用于傳遞發(fā)動機的載荷,隔離發(fā)動機的振動。本文主要針對大型飛機翼下吊架進行結構方案設計與優(yōu)化,并研究吊架結構的強度與振動特性。針對翼下吊架結構,主要做了以下三個方面的研究:(1)選定超靜定的結構形式,參考已有的吊架結構,設計了一種翼下吊架結構方案。建立了后傳扭的吊架結構模型,包括有限元實體模型和梁結構模型。其中,梁結構模型用于尺寸和形狀優(yōu)化,實體模型用于吊架的強度、振動特性分析和拓撲優(yōu)化。(2)為保證飛機的安全性,吊架結構應具有足夠的強度特性。本文分析了吊架結構的不同工況載荷,選取極限工況載荷條件,分析驗證了吊架的強度特性。在此基礎上,研究了非正常工況中的風車工況和風車載荷,分析了吊架在風車工況下的強度和振動特性。(3)對吊架結構進行了結構優(yōu)化設計。首先以梁結構模型為對象,以截面尺寸為變量,質量最輕為優(yōu)化目標,進行了尺寸優(yōu)化;然后以掛點位置為優(yōu)化目標,應力最小為評價標準,進行了掛點位置的優(yōu)化;最后對吊架結構進行形狀拓撲優(yōu)化,得到了材料分布最優(yōu)的結構形式,并對優(yōu)化前后的吊架結構進行了靜強度和振動特性的對比分析與驗證。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V228.4
【部分圖文】：

（c）超靜定式圖 1.1 吊架結構形式構，如圖 1.1（b），結構中的盒形梁結構直接延伸至吊架內分布著隔框，這些隔框能夠使載荷均勻地由發(fā)動機傳遞相互連接，后接頭則連接在機翼前梁與后梁之間的蒙皮上，但卻能降低下翼面的疲勞問題。A300 和 C-141 等均采結構形式為超靜定式結構，在該種結構形式中，有上、中梁是通過上連桿與機翼的前梁相互連接，中梁是通過左、的加強蒙皮相連接，下梁則是通過一根支撐桿與前、后梁受發(fā)動機的慣性力。中間位置的兩個接頭主要承擔螺旋反主要承受發(fā)動機推力。該種結構形式具有結構破損安全性7 就是使用的該種結構形式。法

吊架結構形式為超靜定式結構，參考 C919 吊架結構形式，建立有限元實體模型成零件圖并進行裝配，并將 UG 模型導入 Workbench 軟件中，確定單元類型，材單元格劃分，從而得到有限元模型。對于某些部件要進行修改，如有限元分析過中的部分；也要對某些部件做出合理的優(yōu)化，如支撐梁部分。架實體模型UG 軟件中，參照已有的吊架結構模型，建立超靜定式吊架結構實體模型。采用自方法，首先建立吊架的零件實體模型，然后進行裝配，最終得到整體的吊架結構模件圖的繪制型建立過程中，采用 UG 參數化建模的方法。首先選取吊架的承力結構部件，共部件，忽略螺栓等連接處的部件。下面給出一個零件圖參數化建模的過程實例。結構的前接頭用來連接發(fā)動機與吊架，既可以承受發(fā)動機的重力和慣性載荷，也扭矩載荷。而且為了保證吊架的結構破損安全性，還應該有冗余性設計，結構形示。

圖 2.3 前掛點厚度變化模型 圖 2.4 前掛點長度變化模型相對于圖 2.2 中的吊架前掛點零件模型，圖 2.3 中是零件的厚度增加，這樣可以增加結構度，但重量隨之增加；圖 2.4 是零件的長度變短，這樣可以在整體裝配時，適當調節(jié)尺寸以應整體結構。同樣，其它參數也可以進行修改。2.3.2 零件圖的裝配對于已經繪制得到的 24個零件體，在 UG裝配模塊進行裝配。UG的裝配約束主要包括齊/鎖定、同心和接觸對齊等。下面給出一個裝配實例，如圖 2.5 所示。

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本文編號：2817577