张春
,
刘峰
,
马佳
,
喻辉
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.009
建立了SR20飞机含非穿透损伤复合材料泡沫夹芯结构壁板挖补维修的三维有限元模型.分析了有限元模型的收敛性,给出了合理的网格划分密度.对单向拉伸和双拉伸载荷下含非穿透损伤泡沫夹芯结构进行了应力分析,给出了完好结构和维修后结构面板各材料主方向应力分布.基于最大应力准则给出了完好结构和维修后结构的单向拉伸强度和双向拉伸强度.分析结果表明,维修后的结构在单向拉伸状态下,初始损伤为面内剪切失效,应力极值点位于母板上临近维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成30°的位置;双向拉伸状态下,初始损伤为纤维拉伸断裂,应力极值点位于母板上维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成45°的位置.在理想修复状态下,单向拉伸时的强度恢复系数为85.8％,双向拉伸时强度恢复系数为96.7％.维修区域材料不连续,导致应力集中,使结构维修后强度下降.维修后强度随表面贴补铺层数增加而降低,原因为贴补铺层增大了局部刚度,使维修区域应力水平升高.
关键词:
泡沫夹芯
,
复合材料
,
壁板
,
挖补
,
有限元
刘峰
,
马佳
,
张春
,
喻辉
玻璃钢/复合材料
以某无人机复合材料主翼盒准等强度设计与优化为目标,研究了主翼盒基于载荷分段的包络设计方法与铺层优化方法.采用等步长载荷包络设计方法计算了准等强度翼盒前梁的分布载荷,给出了前、后梁的初步铺层设计.建立了主翼盒的有限元模型,基于有限元分析结果校核了主翼盒的强度、刚度和稳定性.给出了主翼盒前、后梁以及蒙皮的铺层优化方案.研究结果表明,等步长载荷包络设计方法能够方便地计算主翼盒前、后梁的分段载荷;基于经典层合板理论对主翼盒进行铺层的初步设计,并运用有限元软件进行分析与校核,可以快速、有效地完成主翼盒铺层的分段优化设计;大展弦比机翼受最大正过载时,翼根上表面受压缩载荷,前梁上缘条和上蒙皮易发生局部屈曲失稳;减少主翼盒前、后梁下缘条以及下蒙皮铺层数目,可使结构减重达5.23％.
关键词:
无人机
,
复合材料
,
主翼盒
,
优化设计
,
有限元
刘峰
,
高鸿渐
,
喻辉
,
代海亮
玻璃钢/复合材料
根据消费级四旋翼无人机性能要求,设计了一款质量轻、强度高、航时长、构型简洁的全碳纤维结构消费级四旋翼无人机.建立了四旋翼无人机结构有限元模型,对额定载荷下无人机的结构应力进行了分析.基于最大应力强度准则,对无人机结构强度进行了校核.分析了结构的稳定性,计算了初始结构失稳临界载荷和失稳模态.基于最小重量要求对无人机初始结构的碳纤维铺层进行了优化设计.对优化后的结构进行了固有振动分析,给出了结构的前四阶固有频率和振动模态.优化后的结构在2 g过载下,极限载荷是最大使用载荷的2.57倍,失稳临界载荷是最大载荷的2.09倍,满足设计目标和要求.优化后的结构重量减少了21％,降低为108.6 g,有效载荷约为机体结构重量的3倍.
关键词:
四旋翼
,
无人机
,
有限元
,
碳纤维
,
结构优化
喻辉
,
刘峰
,
张春
,
高鸿渐
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.06.017
建立了复合材料泡沫夹层结构含穿透损伤挖补维修的三维有限元模型,对其在单、双向拉伸载荷作用下进行了有限元分析,根据各铺层的材料主方向的应力分布,采用最大应力强度准则计算了挖补维修前后结构的单、双向拉伸强度.结果表明:单向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为88.1％,初始损伤为面内剪切失效;双向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为97.6％,初始损伤为纤维拉伸断裂.最佳表面额外贴补层数量为1至2层,过多贴补层会导致局部应力集中,使维修后结构强度下降.
关键词:
挖补维修
,
复合材料
,
泡沫芯体
,
夹层结构
,
有限元分析
