新型民机大量采用复合材料,但是复合材料结构压溃初始峰值载荷较大、压溃载荷均值较小、载荷效率较低,从而可能会给飞机的适坠性带来负面影响。坠撞试验是研究民机的适坠性的一个主要手段,但坠撞试验方法有过程不可逆、成本高、时间长且无法捕捉结构和构件在坠撞过程中的能量变化情况等缺点。随着计算机仿真技术的提高,以有限元方法为代表的数值方法已在飞机设计领域得到了广泛的应用。采用数值仿真方法具有试验方法无可比拟的可重复、低成本、周期短、能够捕捉坠撞过程中细节变化等优势。因此采用有限元方法研究典型客机适坠性以及复合材料引入对机身段适坠性的影响对复合材料机身设计具有指导价值。本文基于“积木式”坠撞试验规划,依托于国内大型客机研发项目,采用有限元方法,研究了金属材料机身段和多种复合材料蒙皮机身段的适坠性以及复合材料蒙皮铺层角对机身段适坠性的影响。论文的主要研究成果如下:1.归纳总结了近些年坠撞的相关试验,结合坠撞问题的力学特征和飞机结构坠撞过程中的破坏模式,建立了典型客机机身段的简化及建模原则。采用有限元方法建立了典型金属客机机身段有限元模型并模拟了坠撞试验过程,与坠撞试验结果进行对照验证了建模准则和有限元分析方法的可靠性。2.建立了复合材料蒙皮的有限元建模方法,通过与试验对照验证了方法的可靠性。对比分析了T300/QY8911、T800/QY8911和GLARE层合板复合材料体系蒙皮机身段的坠撞响应,综合考虑机身段破坏模式、加速度响应、能量吸收过程等,结果表明它们的适坠性从优到劣的顺序为:GLARE层合板蒙皮机身段、T800/QY8911蒙皮机身段、T300/QY8911蒙皮机身段。3.设计了三种不同铺层方式的GLARE层合板蒙皮,根据单一变量原则建立了除蒙皮铺层角外其它条件都相同的三个机身段模型并模拟了坠撞试验,分析了坠撞过程中机身段的结构失效模式、加速度响应和各结构吸能特性。结果表明+45/-45正交铺层、0/90正交铺层和0/45/-45/90准各向同性铺层这三种铺层方式的机身段适坠性差异不大,整体来说+45/-45铺层方式优于0/90铺层方式,且+45/-45铺层在蒙皮中占比越多,机身段适坠性越好。