随机载荷作用下机翼副油箱挂架的疲劳寿命分析及优化.pdf

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1、随机载荷作用下机翼副油箱挂架的疲劳寿命分析及优化赵玉龙1，赵翔2，王峰会2，张妮娜1，张凯2(1．中航飞机西安飞机分公司，西安710089；2．西北工业大学工程力学系，西安710129)【摘要】对机翼13肋过渡梁及副油箱挂架进行了总体有限元分析，得到了后接头吊挂区为疲劳危险区域。在细节应力分析时，建立了轴承连接，得到了吊挂轴承开孔区的细节应力分布。以此静力结果为基础，编制随机疲劳载荷谱，使用FE．safe疲劳分析程序得到轴承开孔区的裂纹形成寿命，该寿命不满足飞机6000次起落的寿命目标。通过对后接头的耳片加宽至52ⅡⅡn，或者

2、加厚至12姗时，可满足飞机的寿命目标。关键词：疲劳危险点；疲劳寿命；细节应力；副油箱挂架FatigueAnalysisandDetanOptimizationf．orWingPylonsofAuxiUaryFuelTIanksUnderRandomLoadingzHAoYulon91，zHAoxian矿，wANGFenghui2，zm蝌GNinal，zHANGKai2(1．AⅥCXi’锄AircraRIndus仃y(Gmup)CompanyLTD．，Xi’锄710089，ChiIla；2．DepanmentofEnginee血

3、gMechanics，NonhwestemPolytecllIlicalUniVersi吼Xi’aIl7l0129，China)【ABSTRACT】Complete缸iteeIementanaIysis(FEA)isconductedonpyIonofauxiIiary血eltank(队FT)underthemir-teentllwing曲s，锄dweselectsuspensionre百onasthecriticaldangerouspoilltthou曲theresult．Thebe撕ngconIlectioniscons

4、ideredinlocalFEAtogetthestressdistribution．Accordingtothes仃essresults，randomloadspec饥mlsaremade，aIldthefatigIlelifecomputationofbe撕ngconnectionregioniscompletedusingFE—safe．TlleresultsshowmatthefatigIlelifedoesnotmeettherequirementof6000cyclesunlessⅡlewidthorthickne

5、ssofthebackjoint’slugischangedto52mm0r12mm．Keywords：Fatigued觚gerouspoint；Fatiguelife；Locals仃ess；Pylonofau)【ilia叮如eltaIlkDoI：10．16080组issnl671—833x．2016．07．066疲劳是导致飞机结构和构件失效的最主要原因，疲劳破坏占全部破坏的50％一90％⋯。国内外由于疲劳所造成的航空事故数目众多f2J，因此在飞行器设计和制造过程中必须重视可能存在的疲劳断裂问题。一般来说，在进行飞机设计时就应

6、考虑到因疲劳可能造成的影响，设计人员在设计时往往给出较高的安全裕度。由于结构的传力路径复杂导致旁路载荷的影响，在较高裕度的设计下仍然有疲劳事故发生【3。5】。因此，在设计完成后对飞机结构进行疲劳校核成为非常重要的工作。如果通过试验的方法对结构的疲劳性能进行测试，则需要耗费大量的人力物力和时间，并且随着型号研制任务的日益繁重，通过试验来探索结构的最优抗疲劳形式是不现实的。有限元分析作为一种数值计算手段，以其高精确度、高可靠性、低成本等优点，在目前66航空制造技术·2016年第7期研发性试验中应用广泛。如高东宇等【61使用有限元方

7、法对飞机机翼疲劳断裂过程进行分析，得到了机翼的疲劳最先发生在机翼的根部；么森F1使用有限元方法对某飞机的前起后接头连接区进行疲劳寿命分析，发现应力集中系数的确定，以及结合实际问题来选择疲劳累计损伤估算方法对疲劳寿命的估算具有很大影响。某支线飞机长航时机翼与副油箱吊挂以其他飞机为基础进行改型设计，在保持飞机气动外形基本不变的情况下，通过增装中央翼燃油箱、增挂副油箱的方式，增加飞机的燃油携带量，提高飞机的续航时间。机翼13肋处下部增加副油箱后，局部受载变化大，需对吊挂结构和机翼连接区域结构重新设计。为保证该飞机过渡梁及连接区结构的

8、外场使用安全，需对改进部位以及关键部位进行疲劳分析，评定结构的疲劳特性，为结构细节设计改进和外场修理方案的确定提供依据。本文采用有限元软件Abaqus对结构的整体和细节应力进行分析，结合工程经验，使用Fe—s小疲劳分析软件对吊挂结构进行了疲劳寿命预估，并根据疲劳寿命计算结果对