外翼上壁板根部连接形式对飞机承载能力的影响研究

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1、RESEARCH研究论文外翼上壁板根部连接形式对飞机承载能力的影响研究赵翔1，张妮娜3。张俊龙2(1．西北工业大学工程力学系，西安710129；2．中国航天科工集团第六研究院四十一所，呼和浩特010010；3．中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，西安710089)[摘要】在飞机结构设计中，外翼上壁板根部连接处结构形式对飞机的传力、变形、承载能力具有重要影响。通过对3种不同形式的上壁板根部连接方案进行压缩试验，研究各方案的承载能力、破坏方式。通过三维有限元方法，计算了连接部位的主要螺钉所分配的载荷，

2、研究了长桁根部斜角对结构屈服载荷的影响，得到了最优的选型方案。关键词：螺钉载荷；承载能力；三维有限元；外翼壁板R-esearchonEffectoftheConstructionofOutboardWingPanelEndonPlaneBearingCapaci够zHAOxian91，zHANGNinaj，zHANGJunlon∥(1．D印anmentofEngineeringMechanics，NonhwestemPolytechnicalUniVersi饥Xi’aIl7l0129，China；

3、2．The4lstInstituteofN0．6AcademyChinaAerospaceScience&IndusⅡyCORP，Huhehaote010010，China；3．AVICXi’anAircmRIndust巧CompanyLtd．，Xi’an7l0089，China)【ABSTRACT】Theconstmctionofoutboardwingpanelendhasaninlportantinnuenceons仃ess-paLssingcharact甜stic，deformationa

4、IldbearingcapacityinthedesignofpIanes．Inthisp印er'compressiontestsonmreedi丘．ercntcons恤lctionoftheendareconductedtostudythestI．ess-passingcharacteristic，failuremodeoftllem．Theloadsharedbyeachscrewiscomputedbythreedimensionalfiniteelementmethod，andtheopt

5、imumconstmctionisobtainedbyanalyzingt11ee虢ctofbeVelangleontheyieldload．Keywords：Screwloading；Bearingc印acity；3DFE；OutboardwingpanelDoI：10．16080／i．issnl67l-833x．2016．22．103在飞机的结构设计中，搭接接头常用来连接和组装飞机的各重要受力结构，实现各部件之间的载荷传递和分配，飞机结构的破坏多源于这种连接细节Ⅲ。飞机机翼壁板根部连接处的结构

6、形式对飞机的传力和承载能力具有重要的影响，而且这些连接通常采用多钉的连接方式，正确分析接头的整体受力特性以及钉孔孔边应力分布特征是减小其应力集中的基础与关键【2。】。虽然可以通过试验的方法得到结构在外载下的受力分布，但是由于测量应变的数量有限，并且载荷的传递效率随结构形式的变化规律需要通过大量试验进行测试，需要耗费大量的人力物力和时间。随着型号研制任务的日益繁重，完全通过试验来探索结构的最优传力形式是不现实的【4蚓。有限元方法作为一种数值计算手段，结合试验验证的方法，在目前的研发性试验中具有广泛的

7、应用，例如高扬等∞1使用有限元法对某机翼连接接头的应力进行了分析，并对界面的构型进行了优化设计，可有效减少飞机的设计周期。陈磊等p1采用有限元方法对飞机结构设计中的传力路径进行了量化，得到了最佳的传力路径，对传统的优化方法具有较大的指导作用。邱春图等【81研究了有限元模型符合试验结果的条件，提出对有限元模型根据试验数据进行调整，才能得到可靠的有限元模型。关于多钉连接结构的分析，目前有解析法、试验研究以及有限元计算分析法。由于紧固件与孔边的变形和应力状态相当复杂，难以用数学表达式进行描述，且各钉之间

8、相互影响导致旁路载荷与钉载的测定非常困难，有限元方法成为该领域应用最为广泛的研究手段。陈海欢等翻用4种简化螺钉单元计算分析了单搭接多2016年第22期·航空制造技术103研究论文RESEARCH排连接结构的钉载分配，并对其进行了对比研究，发现组合单元可更准确地计算紧固件的钉载。刘向东等【l0】通过应变电测技术获得连接件典型截面应变分布，再间接估算钉载分配比例，建立了试验件二维、三维有限元模型，发现虽然应变的计算与实测值吻合，但是钉载的分配计算结果与实测结果存在较大偏差。本文通过对某