整体机加壁板和铆接壁板的对比讲述.pptx

论文导读：在稳定性方面，整体机加板的长桁和蒙皮之间可提供较强的支撑，因而该类壁板可达到较高的失稳破坏应力，而对于铆接加强板其失稳破坏应力要受到钉间失稳破坏和蒙皮起皱破坏应力的限制，特别 是在上翼面，设计控制应力大于400MPa时，铆钉加强板要达到整体机加板的失稳破坏应力就非常困难。在实际飞机机翼设计过程中，上下翼面设计应力的控制是一个综合各方面因素的结果，而不单只是从 静强度角度进行考虑，如考虑到疲劳、腐蚀、寿命、损伤容限等因素时，上下翼面的控制应力就不可能取得太高（接近板静极限强度），而当设计应力给定后，上下翼面的应力主要取决于受力面积的大小和其合 理的布置，而且控制应力越低，整体机加板优势丧失得越多，两种壁板的差距就越小。机翼整体油箱的上下壁板，不仅是机翼的主受力构件，而且是整体油箱的主油箱壁，因而为了保证燃油系统工作的可靠性， 减少整体油箱在使用过程中渗漏油的可能性，就必须要求上下壁板有尽可能大的无裂缝寿命，即疲劳强度，而一个结构的疲劳强度不仅与其所选用的材料、所工作的载荷环境、所处的工作应力大小有关，而且与 该构件的细节设计，制造装配过程等诸多因素有关。整体机加板长桁位置及其装配协调关系是通过数控加工方法来确定和保证的，而对于毛料成形等引入的位置误差只有在总装时协调解决，因而整体机加壁板在 装配时可能存在需协调的问题较多。通过以上的对比分析，对于军用运输机，由于其用途的特殊性，它的飞行、起落次数远低于民用运输机，因而，对疲劳和损伤容限的要求没有民机那么突出，所以建议采用整 体壁板，这样既能满足使用要求，又能减轻重量，但造价偏高。关键词：整体机加壁板，静强度，疲劳强度，损伤容限，应力一、概述目前用于军用、民用运输机机翼整体油箱的壁板结构形式大致可以分为以下 两种：1、 整体机加壁板：机加厚板或挤压成型的整体机加板该类壁板主要用于现役的军用运输机上，而在现役的民用运输机上较少采用，其上下壁板多采用便于机械加工的⊥字形，且上下壁板结构形式、材 料均相同，一般为7075-T6类高强度铝合金，也可采用国外一些先进的铝合金材料。2、 整体机加壁板：整体机加或化铣蒙皮和长桁铆接的加强板该类壁板主要用于现役的民用运输机上（如波音系列、 MD系列、空中客车系列等），上下壁板结构形式变化较大，可相同也可不相同，且上下壁板用材非常讲究，上壁板一般采用7075-T6类高强度铝合金，下壁板则采用疲劳性能优良的2024-T3类铝 合金。下面从力学性能、密封特性、制造加工等角度对以上两种壁板形式进行综合分析：二、力学性能分析1、 静强度分析整体机加板的长桁和蒙皮成为一体，避免了连接件对基本构件面积的削弱，便于充分 发挥受力面积的潜力；而铆接加强板的强度却要受到紧固件连接强度、钉孔削弱等因素的限制，因而在同样受力面积情况下，整体机加板将明显优于铆接加强板，可以实现机体结构减重的要求。在稳定性方面， 整体机加板的长桁和蒙皮之间可提供较强的支撑，因而该类壁板可达到较高的失稳破坏应力，而对于铆接加强板其失稳破坏应力要受到钉间失稳破坏和蒙皮起皱破坏应力的限制，特别是在上翼面，设计控制应力 大于400MPa时，铆钉加强板要达到整体机加板的失稳破坏应力就非常困难。在实际飞机机翼设计过程中，上下翼面设计应力的控制是一个综合各方面因素的结果，而不单只是从静强度角度进行考虑，如考 虑到疲劳、腐蚀、寿命、损伤容限等因素时，上下翼面的控制应力就不可能取得太高（接近板静极限强度），而当设计应力给定后，上下翼面的应力主要取决于受力面积的大小和其合理的布置，而且控制应力越 低，整体机加板优势丧失得越多，两种壁板的差距就越小。2、 疲劳强度分析机翼整体油箱的上下壁板，不仅是机翼的主受力构件，而且是整体油箱的主油箱壁，因而为了保证燃油系统工作的可靠性，减少整 体油箱在使用过程中渗漏油的可能性，就必须要求上下壁板有尽可能大的无裂缝寿命，即疲劳强度，而一个结构的疲劳强度不仅与其所选用的材料、所工作的载荷环境、所处的工作应力大小有关，而且与该构件 的细节设计，制造装配过程等诸多因素有关。对于整体壁板，虽然它有比铆接板尽可能少的连接件孔，减少了从紧固件孔边产生疲劳裂纹的可能性，但它在制造过程中，长桁位置已被毛料基本确定，保证壁板的 装配协调关系是通过其在数控加工的过程来保证的。而对于毛坯成型等过程中引入的位置误差，只有在总装时进行协调解决；加之壁板在装配过程中需要协调的关系较多（与梁、壁板、肋等）且所引入的位置误 差的多变性，这样在装配过程中极容易在壁板中引入残余应力，而残余应力的引入不仅会引起壁板发生应力腐蚀，而且还会加快疲劳裂纹的形成。对此问题，虽然可以通过加强结构设计细节、采取加垫等工艺措 施，以及以新材料为代价对其予以补偿，但要绝对避免是很难的。对于铆接加强板，存在紧固件对基本构件