某型飞机机翼盒段耐久性分析

论文摘要

飞机结构的耐久性分析与试验是飞机研制过程中不可缺少的重要环节。通过耐久性试验得到的结果能够综合验证结构的设计有效性,而在设计过程中利用耐久性分析技术可以指导试验,从而降低成本,缩短设计周期,提高设计效率。飞机结构细节原始疲劳质量是影响飞机结构耐久性最主要的因素,因此控制结构细节原始疲劳质量是实现结构耐久性设计的重要环节。结构细节的原始疲劳质量可用当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布表示。本文从研究结构细节的当量初始缺陷尺寸入手,对盒段进行了耐久性分析。本文系统地阐述了飞机结构耐久性分析的原理与具体方法,针对某型飞机的机翼盒段几何模型,简化部分结构后,建立了相应的有限元模型。通过有限元分析,计算出机翼盒段的应力严重区,针对应力严重区的结构细节进行耐久性试验,获得相应的断口金相数据集。基于概率断裂力学的基本假设和原理,建立了通用当量初始缺陷尺寸分布估算程序,利用耐久性试验获得的断口金相数据集进行计算,得到了通用当量初始缺陷尺寸分布,最终给出了机翼盒段的经济寿命预测值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 飞机结构设计思想的演变
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 机翼盒段耐久性分析方法
• 2.1 耐久性分析
• 2.1.1 耐久性概念
• 2.1.2 耐久性设计目标
• 2.1.3 耐久性分析方法
• 2.2 机翼盒段耐久性分析
• 2.2.1 有限元应力区划
• 2.2.2 耐久性试验
• 2.2.3 经济寿命评定
• 第三章 机翼盒段有限元分析
• 3.1 MSC.PATRAN/NASTRAN 简介
• 3.2 受力特性分析
• 3.3 有限元建模
• 3.3.1 结构简况
• 3.3.2 有限元模型简化及网格划分
• 3.3.3 载荷与边界条件施加
• 3.4 结果分析
• 第四章 机翼盒段原始疲劳质量评估与经济寿命预测
• 4.1 原始疲劳质量与经济寿命的概念
• 4.2 结构细节EIFS 分析步骤
• 4.3 盒段模拟试片试验件耐久性试验
• 4.3.1 试验件材料
• 4.3.2 模拟试验件细节加工工艺
• 4.3.3 试片载荷谱
• 4.3.4 试验设备及设备环境
• 4.3.5 试验步骤
• 4.4 通用EIFS 分布参数计算与优化
• 4.4.1 小裂纹的裂纹扩展模型及其裂纹尺寸分布
• 4.4.2 TTCI 分布参数估计
• 4.4.3 通用EIFS 分布
• 4.4.4 通用EIFS 分布参数优化
• 4.5 经济寿命评定方法
• 4.5.1 使用期裂纹扩展控制曲线（SCGMC）
• 4.5.2 裂纹超越数
• 4.5.3 损伤度
• 4.5.4 经济寿命
• 4.6 试验验证
• 4.6.1 飞机典型结构耐久性分析软件
• 4.6.2 原始疲劳质量分析
• 4.6.3 经济寿命
• 4.7 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文