有限元应力强度因子求解技术在大型运输机上的应用.pdf

研 究 Research 有限元应力强度因子求解技术在大型 运输机上的应用 FEM Stress Intensity Factor Analysis Method Used in Large Aerotransport 1 2 郭涛 　刘旭 /1 解放军93618部队　2 中航沈飞民用飞机有限责任公司 摘　要：现代大型运输机多采用加筋壁板结构概念设计，结构复杂多变，同时要求长的服役周期以及高的安全性能。当 前国内对于有限元求解应力强度因子的技术研究多局限于元件级，无法解决飞机复杂结构的剩余强度问题。本文在原有 技术基础上进行壁板结构扩展研究，辅以实验进行对比认证，建立起一套机体复杂结构的剩余强度评估方法，可以很好 解决当前大型运输机在结构剩余强度评估过于依赖全尺寸实验的问题。同时此项技术在项目初期的结构概念评估也有着 广泛的应用空间。 Abstract ：Most of the large aerotransport’s fuselages and wings use stiffened panel, the structure is complicated, requiring long service circle and high safety capability. The current domestic research of FEM stress intensity factor more comfined to the component level, can’t solve the residual strength porblems of complex structure . This article develops the original method on the panel sturcture and does the test validation, builds a method which can be used on the most large aerotransport complex stucture. It can solve the problem of large aerotransport structure residual strength evaluation relaying too much on full scale test, also can be generally applied in the initial design phase to do concept assessment. 关键词：运输机；有限元；应力强度因子；剩余强度 ： ； ； ； Keywords aerotransport FEM stress intensity factor residual strength 0 引言 方法既可以通过有限元模拟具体的结 后通过工程后处理得到裂纹分析所需 随着飞机设计技术的不断发展，客 构形式，又可以通过局部细化求取任意 参数和结构剩余强度性能的方法被建 户对运输类飞机性能的要求越来越高， 位置的应力强度因子，配合部分试验即 立起来。 要求运输机具有高的舒适性、安全性、 可达到原有试验 目的，能够节约大量的 有限元求解应力强度因子的方法 经济性 ，同时维修成本低。这些使得运 试验成本；同时有限元求解应力强度因 分为直接法和间接法两种。直接法即直 输机设计过程中结构越来越薄，同时要 子的方法在设计初期应用对结构概念 接求解得出应力强度因子，间接法则需 求结构具有低的裂纹扩展速率和可靠 定型也有着重要的作用。 通过计算能量释放率及应力强度因子 的结构止裂性能。运输机多采用壁板加 相关性。直接法可以使用传统单元或者 筋类结构设计 ，结构类型复杂多变 ，同 1 理论基