铝锂合金飞机壁板压缩性能研究

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1、第30卷第3期2012年6月中国民航大学学报JoURNALOFClVILAVlATIoNUNIVERSⅡ'YOFCHINAV01．30No．3June2012铝锂合金飞机壁板压缩性能研究何周理，张景新(上海飞机设计研究院。上海200232)摘要：铝锂合垒是一种新型合金材料，具有密度低．比强度和比刚度高，以及裂纹扩展速率较低等特点，但是在现有机型上的应用却较少，特别是在机身蒙皮上，缺少工程应用验证。针对典型的飞机壁板结构，即长桁一蒙度结构，其中蒙皮材料为铝锂舍金．长桁为两种Z型材(饭弯和挤压)，分剐通过压缩试验、工程计算、数值模拟计算三

2、种不同的方法．分析并比较了两种不同构型的长桁一蒙皮结构的抗压缩性能。三种方法都证明了铝锂合金长桁壁板的抗压缩能力要强于铝合金一7075长桁壁板．为铝锂合金在飞机上的应用积累数据和经验，为飞机结构设计提供参考。关键词：机身壁板；铝锂合金；压缩性能；典型壁板；长桁一蒙皮结构中图分类号：V252．2文献标志码：A文章编号：1674—5590{2012)03—005l--05Studyoncompressivepropertiesofaluminum-lithiumalloypanelHEz刃nou-li，ZHANGJing-xin(鼢铆g妇

3、￡Aircrff厅DesignandResearchInstitute，Slumghai200232，Ch／na)Abstract：Aluminum-lithiumalloyisanewtypeofalloymaterial．whichhasthepropertiesoflowdensity，higllstrengthandstiffness．10wrateofcrackgrowthandSOOil．Yetitisappliedlessinexistingaircrafttypes．∞l∞kofen—gineeringapplicat

4、iontoverify．Thereslagtwodifferentconfigurationsoftypicalpanel：theskinissamealu—minum-lithiumalloy。trussal-etwodifferentkind$ofzeeprofiles(oneisbendingsection，theotherisexlru-sion)．Thecompresspropertiesoftwodifferentconfigurationareanalyzedandcomparedthroughcompressteste

5、ngineeringmethodandnumericalmethod．Allofthethreeresultsprovedthatthecompressionofaluminum—lithiumalloytrusspanelsisstrongerthanthealuminumalloy-7075longITRS$paneLTheresearchaccumulatesdataandexperienceforaluminum-lithiumalloyapplicationinaircraftstnlcturedesign．Keywords

6、：aircraftpanel；aluminum-lithiumalloy；compressiveproperties；typicMpanel；tmss—skinstructure铝锂合金与普通铝合金相比，具有高弹性模量、高比强度和高比刚度、低密度、低疲劳裂纹扩展速率、较好的高低温性能和可焊性等特点，满足了飞机损伤容限设计对材料性能的要求，可达到结构减重和飞机增寿的要求。国际上第三代铝锂合金经过5年左右的研制，基础较好，但到目前为止，在国内外客机中应用并不广泛，特别是在蒙皮中的应用，还需通过大量的试验研究来证明其实用性及优越性㈣。针对飞

7、机结构的关键部位，展开整体结构和块状结构的分析、试验研究能大大缩短飞机的研制周期{41。对于应用锦锂材料的壁板结构的压缩性能的资料很少，本研究主要是针对不同工艺(钣弯和挤压)、不同材料的长桁与相同的铝锂合金蒙皮组合成的机身壁板结构，分别通过试验研究、工程计算和数值计算三种方法分析壁板的轴向压缩性能，比较两种采用铝锂合金材料的壁板结构的压缩承载能力，为后期飞机设计积累数据和经验。1壁板压缩试验件介绍机身壁板压缩试验的主要研究任务是：壁板结构在压缩载荷作用下的稳定性和屈曲前的最大承载能力分析。带有三根长桁(z字型截面)、两个浮框的典型飞机

8、机身壁板结构如图1所示。壁板结构尺寸如图l所示，其中蒙皮为铝锂合金，而长桁从工艺和材料上选取两种：一种为常用的收稿日期：2012-02—23；俸回日期：2012--04-10基金项目：中国民用飞机壁板选型试验(大飞机)项