复合材料气密舱门结构优化设计和冲击损伤性能的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文中图分类号:V214.8论文编号：102870113-S259学科分类号:082501硕士学位论文复合材料气密舱门结构优化设计和冲击损伤性能研究研究生姓名曹训文学科、专业飞行器设计研究方向飞行器结构设计指导教师王志瑾教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二○一二年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsI复合材料气密舱门结构优化设计和冲击损伤性能研究TheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStructure

2、optimizationandResearchontheImpactDamageofCompositeAirtightAircraftDoorAThesisinFlightVehicleDesignByCaoXunwenAdvisedbyProfessorWangZhijinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立

3、进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：III南京航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料具有强度高、刚度大的特性，现代飞机无论是次要受力构件还是主要受力构件都得到越来越广泛

4、的应用。本文以复合材料气密舱门为研究对象，研究其结构型式和冲击损伤性能，具有重要的工程应用价值。本文采用二级优化的方法，首先选取气密舱门三种加筋结构，对不同加筋型式下的几何参数进行优化设计。通过ISIGHT对几何参数设计变量进行拉丁实验设计选取样本点，然后通过PCL语言实现参数化建模，再通过NASTRAN对舱门每一个样本点在满足强度、刚度和稳定性约束条件下进行结构重量最轻的结构优化设计。通过对比三种不同结构型式的重量特性，最终选取“]”字型加筋型式为气密舱门的最终结构型式，并得到其所有的结构参数。复合材料气密舱门冲击损伤的模拟采用ABAQUS

5、软件，对前面优化得到的“]”字型加筋壁板，选取几个典型位置进行冲击损伤性能研究，选取试件大小为标准试验尺寸，通过ABAQUS分析不同冲击能量下层合板和加筋板损伤情况；有、无加筋结构面板损伤情况对比；不同冲击位置损伤情况性能分析。接着进行冲击后剩余强度的研究。关键字：气密舱门，优化设计，PCL，参数化建模，冲击损伤，剩余强度I复合材料气密舱门结构优化设计和冲击损伤性能研究ABSTRACTCompositematerialhashighspecialstrengthandspecialstiffness,whichismoreandmorewid

6、elyusedinmodernaircraftfromminorconstructiontomajorconstruction.Theresearchobjectofthispaperiscompositeairtightaircraftdoor,researchingtheoptimizationandimpactdamageofcompositeaircraftdoorisvaluabletoengineeringapplications.Two-leveloptimizationmethodisusedinthispaper,first

7、lythreekindsofreinforcedstructuretypesofairtightdoorsareselected,thestructureparametersofdifferentreinforcedstructuretypesisoptimized.ThroughLatinexperimentaldesign,thesamplepointsofvariablegeometryparametersareselectedbyISIGHT,thenparametricmodelingisrealizedbyPCLlanguage,

8、andundertheconstraintofstrength,stiffnessandstabilityofaircraftdoor,structureparam