航空用可快拆蜂窝夹层舱门强度等效模型研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daweihu2009
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舱门是所有飞行器必不可少的部件之一,其开合与拆装时间也在很大程度上决定了飞行器的整修时间,所以舱门的快速拆装性能成为衡量飞行器性能的评价指标之一。本文针对舱门拆装费时这一问题,提出一种包含两套快速连接装置的可快拆蜂窝夹层舱门,并针对其中的蜂窝夹层结构提出一种基本等效模型,并从微观与宏观两个角度对其进行研究与分析,结合不同理论总结出8种等效模型,通过对蜂窝夹层结构试验样件的试验和仿真结果的对比,确定最优模型。利用该模型对所设计的可快拆蜂窝夹层舱门进行强度分析。本文研究内容主要包含以下几点:首先,对可快拆舱门、蜂窝夹层板及其等效模型进行了概述,指出常见的可快拆舱门存在的问题和现有蜂窝夹层板等效模型的不足与局限性。针对现有可快拆舱门的不足,并综合考虑了蜂窝夹层板后埋件的填充、布置等因素,对新型可快拆蜂窝夹层舱门进行了整体结构方案设计,包括后埋件填充方式的确定、后埋件的连接设计、舱门整体结构的布局、尺寸参数的确定、快速连接装置的设计等,并最终完成了可快拆蜂窝夹层舱门的样机制作,为下文蜂窝夹层结构等效模型的研究与试验打下基础。其次,针对目前蜂窝夹层板主要等效模型的缺陷,将夹芯层的正六边形胞元进行分割处理,得到Y模型,分别利用力学分析方法对夹层板的各等效参数进行推导,从微观上反映各等效参数与蜂窝夹层板各几何参数的关系。之后,对目前常用的静态等效法、蜂窝板理论、三明治夹芯理论进行系统的总结与研究,结合不同的等效理论,从宏观上建立蜂窝夹层板的等效模型,同时又对现有模型的不足进行了修正;为了体现蜂窝夹层结构的动态特性,对蜂窝夹层板的自由振动方程和固有频率计算方法进行推导与总结,为等效模型动态特性的验证与比较提供一定的依据。最后,对蜂窝夹层结构样件进行离心试验、随机振动试验、正弦扫频试验,并对比各模型的仿真结果,得到在动力与静力两方面均能准确等效蜂窝夹层结构特性的最优模型。基于该最优模型,在ANSYS Workbench软件环境中建立可快拆蜂窝夹层舱门的仿真模型,对可快拆蜂窝夹层舱门整体进行了静力、随机振动性能仿真研究,同时针对其快速拆装性能进行了试验,确定在强度与快速拆装性能两个方面上,该可快拆蜂窝夹层舱门均能够满足设计要求。同时针对仿真与试验过程中出现的问题,提出改进方案,为后续工作奠定一定的基础。
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