复合材料加筋屈曲数值分析研究

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1、第４５卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．５２０１５年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１５复合材料加筋屈曲数值分析研究１１２郑双，朱成钢，刘艳（１．中航沈飞民用飞机有限责任公司，辽宁沈阳１１００００；２．上海飞机客户服务有限公司，上海２００１２０）摘要：应用有限元分析技术，采用ＡＢＡＱＵＳ有限元计算软件研究了加筋在受压状态下的线性屈曲和非线性后屈曲行为，给出了分析屈曲以及后屈曲的方法，并且做了一些不同条件的研究。考虑了不同单元类型对特征值屈曲分析临界载荷的

2、影响，并比较了不同单元、不同边界条件在非线性后屈曲分析下加筋的临界屈曲载荷与承载能力。单元类型对线性屈曲几乎没有影响，而对非线性后屈曲分析结果影响很大，在进行后屈曲分析时有必要选择合理的单元。关键词：ＡＢＡＱＵＳ；复合材料加筋；后屈曲分析；屈曲分析；单元类型中图分类号：Ｖ２５７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０５-００２４-０４NumericalAnalysisonBucklingofCompositeStiffener１１２ＺＨＥＮＧＳｈｕａｎｇ，ＺＨＵＣｈｅｎｇ-ｇａｎｇ，Ｌ

3、ＩＵＹａｎ（１．AVICSACCommercialAircraftCompanyLTD，Shenyang１１００００，China；２．ShanghaiAircraftCustomerServiceCo．，LTD，Shanghai２００１２０，China）Abstract：Ｔｈｅｐａｐｅｓｔｕｄｉｅｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｌｙｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｂｕｃｋｌｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｌｉｎｅａｒｂｕｃｋｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒ－ｉｓｔｉｃｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔｓｔｉｆｆｅｎｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒ

4、ｅｏｆｐａｎｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｂｙＡＢＡＱＵＳ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｂｕｃｋｌｉｎｇａｎｄｐｏｓｔｂｕｃｋｌｉｎｇｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｍａｋｉｎｇｓｏｍｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｔｙｐｅｓｆｏｒｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄ

5、ｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｔｙｐｅｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｃｒｉｔｉｃａｌｂｕｃｋｌｉｎｇｌｏａｄａｎｄｌｏａｄｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｒｕｎｄｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｏｓｔｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｅｌｅｍｅｎｔｔｙｐｅｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｌｉｎｅａｒｂｕｃｋｌｉｎｇｌｏａｄ，ｂｕｔｉｔｈａｖｅａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｏｓｔｂｕｃ

6、ｋｌｉｎｇｌｏａｄ．Ｓｏ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｅｌｅｃｔｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｏｓｔｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ．Keywords：ＡＢＡＱＵＳ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｒｓ；ｐｏｓｔ-ｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ；ｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ；ｅｌｅｍｅｎｔｔｙｐｅｓ引言维复合材料结构设计的改进后屈曲模拟）和ＣＯＣＯ－ＭＡＴ（机身复合材料结构安全设计的破坏模拟）计划，目前，民用飞机上使用复合材料来达到经济性目［１－６］

7、取得了大量成果。的已成为一种潮流。对于复合材料加筋壁板，在设计民机机翼、机身等主结构大量采用复合材料蒙皮（或使用）载荷下是否允许出现屈曲，是一个复杂问加筋结构。这些结构最常见的失效模式为屈曲破坏等题，各飞机制造公司看法不一。结构试验已证明复合丧失稳定性的方式。保障结构稳定性是实现机体结构材料结构有后屈曲承载能力，应允许壁板在设计或使功能的基本前提，结构稳定性分析和对应的失效判据、用载荷下产生屈曲。欧盟和ＮＡＳＡ都已经通过专项研设计准则是机体蒙皮加筋结构设计方法的核心，也是究表明，在民机复合材料结构设计

8、中可以适当放宽结在保证结构使用安全前提下提高结构效率的关键。良构刚度指标，允许部分结构弹性后屈曲状态发生来获好的稳定性分析方法不但提高飞机设计效率，而且能得一部分额外的材料强度，并基于后屈曲分析进行结够节省试验经费，具有很大的经济性。本文采用壁板构设计，提高结构承载效率，达到减重目标。为此，欧结构的加筋作为研究对象，介绍ＡＢＡＱＵＳ分析复合材航工业为了实现短期降低２０％、长期降低５０％成本的料加筋的方法（某型号飞机中央翼盒采用类似的分析目标，投入大量资金