刘振东
,
郑锡涛
,
冯雁
,
张迪
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002
为提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量的比值(载荷/质量比),提出了一种预测全复合材料机翼极限载荷的有限元模拟方法,并建立了提高机翼结构效率的结构设计方案。首先,基于薄壁工程梁理论,对全复合材料机翼进行了理论分析,并对全复合材料机翼的结构形式与铺层形式进行了初始设计；然后,基于初始机翼的试验数据,利用ABAQUS建立了4种不同的有限元模型,通过对比得到了最佳数值模拟方法；接着,建立了14种结构布局形式,并为每种结构形式赋予不同的铺层方案,形成了117个机翼设计方案,对比了各个结构形式的载荷/质量比以及工艺因素；最后,制造了全复合材料机翼并进行了试验验证。结果表明：双工字梁结构为最佳机翼结构布局形式,具有较高的承载效率；模拟载荷与试验值之间的相对误差仅为1.91%,验证了有限元模型的正确性；机翼的载荷/质量比达到了24.17 N/g,相对于初始设计提升了30.65%。所得结论表明设计方法有效。
关键词:
复合材料结构
,
结构设计
,
强度
,
结构效率
,
有限元模型
