第04章-复合材料结构设计基础.pptVIP

A350机身对接 壁板组合机身结构-优点 机身筒体各分区复合材料壁板均有较好的平直度，易于加工制造，并可按照各分区结构和载荷特点进行铺层优化和加筋桁梁—隔框布局 机身可以根据受力情况进行分段，分为前机身段、中机身段和后机身段，从而避免在受力大的部位处进行分段之间对接，减少了两分段对接的复杂程度 便于维护修理，甚至可以更换整块壁板 可以充分利用、借鉴金属材料机身结构设计的经验 所用热压罐直径较小，而长度加长，总投资可以削减 壁板组合机身结构-缺点 壁板之间不仅对接长度增加，而且环向对接，应力水平增加，造成结构增重明显。 座舱气密性也会受到影响。 组装工作量大，连接件数量大增，带来结构增重 组装设备投资大。 复合材料机身的结构型式 前机身承受载荷较小，按刚度设计，结构简单 AV—8B前机身结构图 复合材料直升机机体结构 直升机机体结构有构架式、桁梁式，以及有两者混合的结构型式。由于直升机飞行高度低、速度慢，载荷相对小，不存在气动热问题，这给直升机结构采用复合材料设计提供了得天独厚的条件 欧洲“虎”、V-22、NH-90和最先进的RAH-66（科曼奇）等都是20世纪90年代初研制的，几乎都达到全复合材料机体结构的水平。 欧洲“虎”式直升机虎式直升机 抗坠毁结构 作业 列出毯式曲线法进行层合板设计的步骤？ 什么是复合材料的许用值和设计值？为什么复合材料采用按应变设计？ 简述复合材料结构设计的一般原则。 列举复合材料机翼结构主要结构形式及受力 特点。 试分析波音787和A350机身设计思想及各自的优缺点。 三梁壁板组装盒段结构的优点在于：中翼梁将中央翼盒分成了前后两个闭室（油箱），增加了翼盒的刚性和上、下蒙皮的支持刚度。同时，蒙皮壁板可分成两块便于制造和维护修理。闭室内设计了拉压杆桁架支持，大大提高了结构整体刚性，而且有利于减小油箱内储油的晃动。 中央翼盒前、中、后三个翼梁、上蒙皮壁板和桁架拉压杆，均采用复合材料制造。主承力结构件采用中模量高强碳纤维复合材料、次承力结构件如加筋条等采用高强碳纤维复合材料。纤维采用ATL自动铺放，热压罐固化成形。桁架拉压杆采用空客公司成熟的缠绕成形工艺制造。 中央翼盒左、右两侧壁板和下蒙皮壁板等暴露的翼盒表面壁板采用铝合金制造，以减少冲击损伤影响，也有利于油箱密封及防静电。 * A350XWB的材料和结构设计协调还需要一段时间,尽管大量使用复合材料曾经是A350XWB的一大特点,但是在今年6月,空中客车的母公司EADS的CEO路易斯·加卢瓦对此提出否定,强调与铝结构机身相比,复合材料不利于电气设备的雷击保护。然而,加卢瓦的观点遭来了许多航空公司客户的不满,而且空中客车公司的绝大多数官员也认为，复合材料结构带来的长期维修简化优势是无可比拟的。　　　　工程人员曾经考虑在碳纤维复合材料机身隔框上缠绕一种金属带,以达到与金属隔框等同的导电网络屏蔽效果。但是这样做会增加重量,而且也会增加飞机维修检查成本,因而可能被航空公司视为一个缺点。　　　　然而，形势 很快就出现了转机,空中客车公司的工程人员提出了一种混合结构的概念,即采用碳纤维复合材料的蒙皮壁板、加强板、接头和桁条,而机身纵梁还是采用铝结构,就是把金属桁条作为复合材料的框架,再通过金属梁和地板金属格网形成的电网,可以起到有效的雷击保护作用,同时利用屏蔽电缆,进一步防雷击。采用这种混合结构后既可以有复合材料带来的减重效果,又能有效地解决雷击保护问题。　　　　现在仍未确定的问题是,是否使用碳纤维的机身横梁。现在飞机的机身横梁都使用铝合金或钛合金制造,但存在被腐蚀的风险,而改用复合材料的最大优点就是可以避免腐蚀检查,这一直也是促使空中客车公司增加复合材料结构的动力之一。 * 波音737碳/环氧水平安定面是第一个持有适航证书的商用飞机的重要部件。设计时考虑碳/环氧（T300/5208）织物和单向带直至破坏是线弹性的特性；按商用飞机的环境条件考虑材料的响应特性；损伤容限设计采用“损伤无扩展概念”等。设计分析以试验为支持。 波音737水平安定面复合材料翼盒结构与金属结构布局相同，为双梁、多肋、加筋蒙皮结构，见图3-8。上、下蒙皮壁板为碳/环氧工字形加筋与层合板共固化结构，肋为碳/环氧蜂窝夹层结构，梁为工字形层合结构梁。整个翼盒采用机械连接装配。安定面与机身通过耳片连接。金属结构升降舵与安定面连接，研制了热胀连杆系统，翼尖部位表面喷涂铝防雷击。 由蒙皮／筋条(相当于长桁)和肋、梁共同构成的受力盒段。一般蒙皮较薄，多肋，筋条较强，在尾翼的安定面中双梁居多。其中蒙皮(或夹层蒙皮，如DC—10垂尾中的面板)主要受面内载荷，铺层情况由面内载荷决定(参见7．3节)，一般采用x／