飞机桁条-蒙皮连接结构的接触应力研究.pdf

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1、研究与分析2015年第4期(第28卷，总第138期)·机械研究与应用·飞机桁条一蒙皮连接结构的接触应力研究陈文俊，周桂宇，赵鲁春(宜宾学院，四川宜宾644000)摘要：飞机结构是由零部件通过铆接、螺接、胶接和焊接连接而组成的。连接区域应力分布情况及应力水平的研究对飞机结构的强度校核及连接区的失效破坏形式的预判有着重要的意义。基于非线性接触力学理论，利用MSC．Pat—ran／Nastran有限元分析软件对机翼结构中复合材料桁条一蒙皮连接结构进行了研究。研究内容包括：各排钉孔的最大等效应力和钉传载荷的分布情况；对飞机桁条一蒙皮的两种连接方式，基

2、于非线性接触理论，分别建立了桁条一蒙皮的螺接连接结构和胶一螺混合连接结构，对比了两种结构的等效应力水平大小与分布。得出以下结论：板间厚度比对孔周接触域的应力集中系数和应力分布的影响较大；处于外侧两排铆钉孔传递较大的钉传载荷，中间排的铆钉孔的钉传载荷较小；不同的连接形式对孔周应力水平影响较大。关键词：飞机；有限元分析；桁条一蒙皮；连接结构；接触应力中图分类号：V262文献标志码：A文章编号：1007-4414(2015)04-0102-04ResearchonContactStressofWingStringers-SkinConnecting

3、StructureinAircraftCHENWen—iun．ZH0UGui—yu，ZHA0Lu-chun(YibinUniversity，YibinSichuan644000，China)Abstract：Aircraftstructuresareformedbyriveting，screwing，gluingandweldingtheconnectionsandparts．Researchofstressdistributionandthestresslevelintheconnectedregionofaircraftstructure

4、shasgreatsignificancefors~engthcheckofaircraftstructureandstructuraldamagetoconnectedregionfailures．Basedonthenonlinearcontactmechanicstheory．tIlefi—niteelementanalysissoftwareMSC．Patran／Nastranisusedtoinvestigatetheaircraftconnectingstructure．Theresearchin—cludesstudyonthe

5、distributionofmaximumequivalentstressandthepin—loadaroundthepinhole；thestringers—skinscrewconnectingstructureandtheglue—screwmixedconnectingstructurearerespectivelyestablishedbasedonthenonlinearcontacttheory．thenthevalueanddistributionofequivalentstressofthesetwokindsofconn

6、ectionmodesarecompared．Theconclu—sionshowsthatthethicknessratiobetweenplateshasgreatinfluenceonthestressconcentrationfactorandstressdistributioninthecontactregionaroundthehole；majorpinloadwouldbetransmittedintheoutertworowsofrivetholes，whilelesspinloadwouldbeinthemiddle：dif

7、ferentconnectionmodecouldgreatlyeffectthestressdistributionaroundthepinhole．Keywords：airplane；finiteelementanalysis；stringer—skin；connectingstructure；contactstressO引言观点，接触问题可分为三种类型：①法向接触问接触问题直到20世纪7O年代才开始进人实用题；②切向接触问题；③混合问题——切向力限值阶段，迄今为止，还没能找到或根本不存在求解接触依赖于法向压力。问题的一般方法。Gladw

8、ell⋯，Johnson和Kalker关于摩擦力如何依赖法向接触压力是一个范围对经典弹性理论中的接触问题已有的分析解作了综较广、较复杂的问题，这个问题迄今还没有完全