中央翼一号肋上下搭接尺寸优化
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窑尾框架及预热器施工方案1、概述在采用干法窑外分解生产工艺的水泥厂中,窑尾框架及预热器是全厂生产过程中的关键设备,该设备主要是利用窑富余热,将生料进行干燥,预热和部分分解,从而达到使窑的生产能力成倍增加,能耗降低的目的。
从全厂设备安装角度出发,窑尾框架及预热器是施工周期长、施工难度较大的重点部位。
如何确保窑尾框架及预热器的安装周期及质量成为全厂设备安装的重点,在长期的水泥工艺设备安装过程中,我公司对窑尾框架及预热器的安装制定了严格的施工工法,为窑尾框架及预热器的优质安装提供了保证。
1.1 窑尾钢框架及预热器的有关参数窑尾框架为六层钢结构,由柱、梁、斜支撑、平台板、操作平台、梯子、栏杆等构件组成。
主要立柱及横梁采用焊接H型钢,塔架联接形式采用栓焊相结合的连接方式,主要构件的连接均采高强螺栓连接,并在一些位臵焊接加固,如柱与柱的连接、柱与梁的连接、梁与梁的连接,次要结构平台板、操作平台、梯子、栏杆等采用焊接方式。
整个窑尾钢结构塔架重量约1300吨。
预热器采用天津水泥工业设计研究院设计的双系列五级旋风预热器带TSD 分解炉,生产能力为5000T/D,设备重量为636.8T。
主要由五级旋风筒及进风管、分解炉、喂料室以及各相关的下料系统组成,该系统设备分层坐落在钢塔架上。
1.3 窑尾框架及预热器安装工程特点该工程为高空、多层。
钢结构框架和预热器的安装必须按一定顺序自下而上逐层进行。
设备组对安装、钢结构框架组对安装和砌筑等多工种施工,务必构成立体交叉作业,形成施工作业面窄小、立体作业层多、工种交错、施工工期长等水泥行业安装施工的独自特点。
为此在施工计划安排中要周密考虑施工工期和工程安全措施,确保工程质量和工程进度的实施。
12.1 技术要求高1.2.2作业条件差:由下至上逐层进行高空作业,设备、钢结构框架安装及筑炉进行交叉作业,脚手架搭设工作量大,地面组对设备、钢结构框架构件采用平焊而致设备和构件倒翻次数多,建筑面积小,施工作业面狭窄,大风、雨雪天,作业困难,影响施工。
中央翼一号肋上下搭接尺寸优化葛建彪张讯上海飞机设计研究院结构部上海 200232摘要:基于HyperMesh对某型号飞机中央翼一号肋建立细节模型,并采用过渡网格技术将细节模型与机翼整体解模型进行连接,考虑若干重要工况下的应力约束,采用OptiStruct 对一号肋上下搭接区域进行优化设计,得到优化缘条厚度分布,实现了轻量化设计,并且性能有所提高。
关键词:一号肋尺寸优化HyperMesh OptiStruct1 有限元模型的建立采用设计区域细化网格与非设计空间网格过渡方法,建立一号肋及其周边结构的有限元模型。
其中,优化空间为上下搭接与外翼以及中央翼的连接缘条。
优化区域将通过过渡细化网格与部分机身以及外翼连接。
图1 一号肋及其周边结构1.1 几何模型一号肋上壁板采用上缘条“”字型材与“T”形长桁接头进行对接。
蒙皮及长桁底板与“”字型材上缘板对接,(长桁根部的底板加宽加厚);长桁缘板则通过“T”形长桁接头与一号肋“”字型材下缘板对接,如图2所示。
图2 外翼上壁板与中央翼上壁板对接方案一号肋下壁板采用“T”型下缘条与对接带板进行对接,如图3所示。
长桁根部缘板及立板斜削,长桁底板加宽加厚,与蒙皮、带板、“T”型材一起连接,形成壁板根部对接区。
外翼下壁板的载荷通过“T”型材水平缘条与带板传给中央翼下壁板。
图3 外翼下壁板与中央翼下壁板对接方案1.2 网格划分将一号肋CATIA模型导入HyperMesh,提取几何中面,并在中面上进行有限元网格划分。
为减小模型中螺栓连接区域的应力集中,在进行有限元网格划分的时候,在螺栓位置按照给定螺栓直径建立螺栓孔,并在螺栓孔周围建立1-2层Washer网格进行过渡,以减小应力集中。
网格单元尺寸采用5mm,如图4所示:图4 螺栓孔Washer网格过渡采用上述方法建立一号肋及相邻结构的细化网格模型,单元总数约为300,000个,如图5所示。
图5 一号肋及相邻结构的细化网格模型1.3 过渡网格模型为了得到一号肋的准确支撑边界和载荷工况,采用嵌入式的建模方法,将一号肋细化网格模型连接到原有整体模型中。
固定翼飞机中央翼结构设计研究摘要:在当前大多数类型的飞机当中,固定翼飞机中央翼是其最为重要的承力部件之一。
因此本文将通过立足固定翼飞机中央翼的具体结构特点,在简单说明其结构布局设计理念下,着重围绕固定翼飞机中央翼结构设计进行简要分析研究,希望能够为相关研究人员提供必要参考。
关键词:固定翼飞机;中央翼;结构设计引言:通常情况下,在固定翼飞机中央翼结构设计当中,所使用的材料、布置结构等会在不同程度上影响着固定翼飞机中央翼的有效性和结构安全性。
因此为了能够尽可能延长固定翼飞机中央翼的使用寿命,将其可能出现损伤和故障问题的可能性降至最低。
本文将通过对其关键结构进行设计分析,结合国内外典型客机结构进行简要说明。
一、中央翼结构的具体特点与布局设计(一)具体特点从飞机两侧位置处传递出的弯矩、剪力以及扭矩均需要由中央翼来承受,因此需要中央翼结构具有较高的强度以及刚度。
不同于悬臂式等在根部位置处有较大弯矩的机翼,通过将中央翼结构设置在机身的上部位置处,使其可以与两侧机翼成为一个有机整体,便可以令整个机翼成为一个支持在机身上、两端外伸的双支点梁结构,以此有效避免出现集中接头连接机身传递荷载所导致的结构沉重、复杂化问题,有助于帮助飞机实现传力路线的进一步优化[1]。
(二)布局设计通过对当前我国已有的固定翼飞机中央翼结构及其设计进行观察,可知其多数情况下呈双梁结构形式,位于中机身18至20框之间。
其结构部件一般包括前梁和后梁、蒙皮以及接头等,中央翼前梁为机身18框的下半框,而中央翼后梁则为机身20框下半框。
上壁板受压,下壁板受拉,上壁板易失稳:理论上上壁板长桁数量应多于下壁板;但考虑中央翼内部连接问题,大部分机型采用上下长桁根数相同,且位置一致。
沿着弦向可以将上蒙皮板件和下蒙皮板件分别分成三大部分,其中在上蒙皮板件的中间位置处共计会设有检查口盖,而加强肋和普通肋则共同构成了翼肋。
下图为A380中央翼侧面剖面图:二、固定翼飞机中央翼结构设计分析(一)中央翼梁考虑到在固定翼飞机中央翼结构当中,机身同机翼之间一般呈现为半嵌入式,因此为了能够将机身连接框和中央翼梁结合在一起,作为一个完整体进行设计,因此在对固定翼飞机中央翼结构进行设计的过程当中,可以将前梁与后梁同机身的18框和20框上半框作为整体机加框。
两种民用飞机翼身对接结构r比较分析汤平【摘要】A350和波音787是当今最先进的民机代表,机体结构的复合材料含量高,形成大量的金属与复合材料的混合结构,如翼身对接结构.研究两种机型的翼身对接结构有现实的借鉴意义.阐述了民用飞机翼身对接工艺界面通常的选取范围,图解了两种机型对接工艺界面各自的特点;列举了两种机型机翼壁板对接、机翼梁对接和外翼上壁板中机身对接的结构并加以分析,比较了两种对接结构的优缺点;说明了两种对接结构对翼身装配和总装的影响;对混合结构连接的国内研究状况和设计思路做了阐述.最后总结了两种机型对接结构的特点.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2018(061)013【总页数】7页(P28-34)【关键词】对接结构;下壁板;上壁板;长桁端头;开槽【作者】汤平【作者单位】上海飞机设计研究院,上海 201210【正文语种】中文翼身对接结构是飞机外翼载荷传递转换到机身的关键部位,此处载荷大,协调复杂[1]。
当前先进民用客机A350和波音787的翼身对接结构有各自的设计特点,这是和设计风格传承、总体布置、工艺水平密切相关的。
这两种飞机的外翼、中央翼和机身大量使用了复合材料,因此在对接结构的具体考虑上也有相似的地方。
本文分析了这两种机型的翼身对接界面和对接结构,阐述了各自对接界面的特点和对接结构的设计原理及优缺点。
翼身对接界面1 翼身对接界面的选取民用客机通常是下单翼布置,翼身对接有工艺界面[2]。
此对接界面的选择范围见图1。
图1中A向视图是飞机投影在水平面上的俯视图。
直线AB是外翼前梁平面和外翼上翼面的交线,直线CD是外翼后梁平面和外翼上翼面的交线,弧线BD是外翼上翼面和中机身外形面的交线,MN是机身最宽处边线。
E、F分别是MN与AB、MN与CD的交点。
通常民用飞机翼身的对接界面定义范围就是图1(a)中四边形EFDB。
P是线段EB上的点,Q是线段FD上的点,连接P、Q成线段PQ,线段PQ即对接界面的定义线。
10飞机部件修理3班学生出的试题作业1. 按CCAR-25部的规定,除非另有规定,否则使甲载荷作为结构的外载荷时必须采用安全系数是多少(B)A1.0B1.5C2.0D2.52机翼大梁腹板主要承受什么作用(A)A剪力B弯矩C扭矩D3.飞行外载荷按作用性质可分为(A)A静载荷和动载荷B集中载荷和分布载荷C气动载荷和机动载荷4下列说法正确的是(A)A一般将左侧主油箱称为一号主油箱,右侧主油箱称为二号主油箱B一般将左侧主油箱称为二号主油箱,右侧主油箱称为一号主油箱5压力加油站的位置位于哪里(B)A左机翼B压力加油C机身中央处6小型飞机主要采用何种加油方式(A)A重力加油B压力加油C空中加油_________刘欢20 1.飞机结构疲劳设计不包括那一项()A 安全设计疲劳思想B 破损安全设计思想C 损伤容限设计D经济设计思想2. 应力的基本形式不包括那一项()A 拉应力B 扭转应力C 压应力D 剪应力3. 一般飞机的最大允许速压为使用限制速压的()倍A 2.1B 1.3C 1.2D 1.04. 飞机专业名词中fuel filter 是什么意思()A 燃油关断活门B 燃油滤C 油滤旁通D 油箱5. 在波音飞机中的图片中圆圈里面有个叉的图标代表什么意思()A 燃油进口B 增压泵C油滤D加油接头6 燃油中所含水分有哪三种形式()A 游离状态乳化状态自由状态B 游离状态乳化状态溶解状态C 游离状态溶解状态自由状态D 乳化状态溶解状态自由状态______牛文龙261.下列选项中不属于飞机适航性要求的是?(C)A 结构的强度B 结构的刚度C 结构的韧性D 结构的稳定性2.下列选项中那种不属于飞机结构件及受力特点?(B)A 杆系结构B 梁系结构C 平面薄壁结构D 空间薄壁结构3.下列选项中哪种不属于飞机表面防护的方法? (D)A 铝合金的表面保护B 合金钢的表面保护C 漆层保护D 表层保护4.下列选项中哪种不属于翼梁的种类?(D)A 桁架式翼梁B 腹板式翼梁C 整体式翼梁D 框架式翼梁5.下列选项中哪种不属于飞机载荷?(A)A 定向载荷B 垂直载荷C 水平载荷D 侧向载荷6. 飞机外载荷有几种分类方法?(C)A .1 B.2 C.3 D.4___吴家兴341 以下哪种不是常见的铆接形式( D )A 对接B 搭接C 角接D 链接2位于飞机左侧的登机门称为( A )A主登机门B服务门C 应急门D检查口盖3客舱窗户哪侧玻璃不承受压力( A )A内侧B外侧C中侧D以上都是4现代飞机加油的方法有( D )A重力加油B压力加油C 空中加油D以上都是5压力加油时几号油箱加油管加装了节流器( B_) A 1B 2C 3D 46目前采用的供油顺序是先消耗哪个油箱的油液( C )A 左翼油箱B 右翼油箱C 中央油箱D配平油箱______王鹏菲34 1 哪一种飞机结构疲劳设计是针对飞机生产成本和维修费用而提出的?A 安全寿命设计思想B破损安全设计思想C 损伤容限设计D耐久性设计2在飞机机体区域划分中500指的是那个部位?A机身下部B机尾和安定面C左机翼D右机翼3梁式机翼总体弯矩由机翼那个部位承担?A 翼梁B 梁腹板C 蒙皮D纵墙4哪种加油方法一般被小型飞机采用?A 重力加油B 压力加油C 地面抽油5目前普遍采用的供油顺序是A 先中央油箱再两翼油箱B先两翼油箱再中央油箱C 从左翼油箱到右翼油箱D从右翼油箱到左翼油箱6为消除微生物污染对燃油系统的影响和对邮箱的腐蚀,目前唯一能做的工作是A 提高燃油的纯度B控制燃油中的水分C改善燃油系统功能_____ 刘运鑫221.不属于梁式结构特点的是:( )A.有一根或者数根很强的翼梁B.蒙皮很薄C.常桁的数量很少D.常桁较强2.机体主区划分中200指:( )A.机身下部B.机身上部C.机尾和安定面D.动力装置和吊舱3.结构件在在和作用下,其尺寸和形状的改变叫做变形。
一、二级焊缝焊接工艺作业设计一、工程概况1.1、钢结构工程材料采用Q345B钢,板厚为:6.8.12.16.25、36、45、50、55mm规格。
1.2、钢结构简图见设计图。
1.3、焊接坡口图也见设计图。
1.4、使用规范标准二、焊接准备2.1、焊接方法在保证焊缝质量的前提下,为提高焊接效率,高炉的环缝和立缝采用二氧化碳气体保护焊,拼装定位电焊用手工电弧焊。
2.2、焊接材料焊丝:H08MnSiA2—Φ1.2mm(实芯焊丝);焊条:E5015或E5016,焊材必须有出厂质量证明书。
2.3、焊接设备CO2气保焊机7~10台,型号:NBC-500;直流焊接,型号:ZXG -630(兼碳弧气刨用)。
焊机必须安放在通风干燥的地方,有防雨、雪、盗措施,网路电压为380±10%V,网路电压波动较大时,需加装稳压变压器。
三、正式焊接3.1、焊前预热:当气温低于5℃时,焊前要进行预热,预热温度为100℃。
预热温度的加热范围以焊缝对口中心线为基准,两侧不应小于焊件厚度的3倍。
3.2、环缝采用分段退焊,层层打渣,每层焊缝接头不允许在同一处,每道焊缝中的焊瘤、飞溅、气孔等要清除干净。
3.3、内侧焊完后,由专人气刨清根,打磨验收合格后,焊外侧焊缝,焊工自检、专检直到合格。
后一层焊道压前一层焊道30-50mm,表面采用叠焊法。
焊接工艺参数碳弧气刨常用工艺参数3.4、定位点焊,必须由持焊工合格证的工人施焊,点焊材料应在施焊用的材料相同。
点焊高度不宜超过设计焊缝厚度的2/3,点焊长度宜大于40mm,间距宜为500~600mm,并应填满弧坑。
四、一般要求4.1、焊条、焊丝均应储存在干燥,通风良好的地方,并设专人保管。
焊条、焊剂在使用时,必须按产品说明书的要求进行烘干,焊条烘干次数不宜超过两次。
电焊条烘烤温度和时间控制4.2、不应在焊缝以外的母材上打火引弧。
4.3、施焊前,焊工应检查焊件部位的组装和表面清理的质量,符合要求,方能施焊,焊接连接组装允许偏差:4.4、对接接头焊缝,其两端应设置引弧板和引出板。
复合材料机翼翼根处连接研究赵艳秦,魏士礼(中航沈飞民用飞机有限责任公司,沈阳110000)摘要:复合材料在民用飞机上使用比例越来越高,文中针对单通道民用飞机复合材料外翼翼根处连接设计做了详细的描 述,因为翼根处是飞机的外翼、中央翼盒和中机身界面位置,是飞机设计中的重点也是难点。
翼根处连接方案的确定是设计 中关键的技术,怎样处理中央翼前/后梁和竖十字接头的连接、外翼前/后梁和竖十字接头的连接、中央翼上下壁板和外翼上 下壁板连接、零件材料的选择、紧固件使用和翼根处密封设计要求等等,文中都做了详细介绍。
关键词:翼根连接;对接;角盒;复合材料设计中图分类号:V224 文献标志码:A文章编号:1002-2333(2017)05-0099-040引言复合材料在民用飞机结构上应用比例越来越高,相 对于金属材料,复合材料具有比较高的比强度、比刚度及 良好的抗疲劳性和耐介质腐蚀性[1]。
单通道飞机机翼盒段 采用了复合材料结构使其具有高结构效率、高可靠性、长 寿命和低全寿命期费用[2]。
在相同强度和刚度要求前提 下,与金属材料上/下壁板、前/后梁构成的单通道飞机外 翼盒段结构相比,复合材料构成的上/下壁板、前/后梁构 成的外翼盒段结构,可以实现减重10%~15%的目标。
较飞 机金属机翼盒段的检测间隔延长1.5倍。
维护成本和直接 运营成本(DOC)明显降低。
从图1可以看出,翼根连接是 中央翼盒、外翼和中机身连接的界面,翼根处的几个关键 零件如水平十字接头、垂直十字接头、拉伸角盒对接带板 等设计是翼根连接设计的重中之重。
图1翼根爆炸图1翼根处受力分析翼根是连接中央翼盒、中机身侧壁板和外翼的枢纽,中央翼盒承受对称弯矩酝载见图2。
机翼上壁板受压,下壁 板受拉。
翼根主要是把分布在机翼上的空气动力、惯性力 和起落装置等的集中力传递到机身上,与装载的及结构 的惯性力平衡。
并在中央翼盒上达到平衡,有少量的转矩传到中机身侧壁板和龙骨梁。
《焊接结构》课程设计说明书题目:桥式箱型起重机主梁院(系):材料科学与工程学院班级:材料08-2班姓名:吴志威学号: 15 指导教师:朱燕目 录第1章 桥式起重机概述 ................................................................................................................................... - 4 - 第2章 桥式起重机主梁的结构及尺寸 ........................................................................................................... - 4 - 2.1 主梁的总体构造 .......................................................................................................................................... - 4 - 2.1.1 主梁 ......................................................................................................................................................... - 4 - 2.1.2 端梁 ......................................................................................................................................................... - 4 - 2.1.3 隔板 ......................................................................................................................................................... - 4 - 2.2 主梁结构主要参数 ....................................................................................................................................... - 5 - 2.2.1 已知参数 ................................................................................................................................................... - 5 - 2.2.2 其他参数 ................................................................................................................................................. - 5 - 第3章 桥式起重机主梁的受力分析及校核 ................................................................................................... - 7 - 3.1 载荷计算 ..................................................................................................................................................... - 7 - 3.1.1 均布载荷 ................................................................................................................................................. - 7 - 3.1.2 集中载荷 ................................................................................................................................................. - 8 - 3.1.3 小车轮压 ................................................................................................................................................. - 8 - 3.2 主梁垂直最大弯矩max M 和剪切力max Q F ................................................................................................. - 8 - 3.3 主梁强度的验算 ......................................................................................................................................... - 9 - 3.3.1 主梁跨中截面的最大正应力 ................................................................................................................. - 9 - 3.3.2主梁支承截面的最大切应力 .................................................................................................................. - 10 - 3.4 主梁垂直刚度的验算 ............................................................................................................................... - 11 - 3.5 主梁稳定性的验算 ................................................................................................................................... - 12 - 3.5.1 主梁整体稳定性的验算 ....................................................................................................................... - 12 - 3.5.1 主梁局部稳定性的验算 ....................................................................................................................... - 12 - 3.6 疲劳强度的校核 ....................................................................................................................................... - 12 - 第4章 焊缝的设计及校核 ............................................................................................................................. - 12 - 4.1.1 主梁翼缘焊缝采用的设计与强度计算................................................................................................ - 12 - 第五章 桥式起重机主梁的制造工艺设计 ..................................................................................................... - 13 - 5.1 备料 ........................................................................................................................................................... - 13 - 5.1.1 盖板(上下盖板δ=8mm ) .................................................................................................................. - 13 - 3.5.2 腹板(δ=6mm) ................................................................................................................................... - 13 - 3.5.3 大小隔板(δ=6mm) ........................................................................................................................... - 13 - 5.2 下料 ............................................................................................................................................................. - 14 - 5.2.1 上下盖板 ............................................................................................................................................... - 14 - 5.2.2 腹板 ....................................................................................................................................................... - 14 - 5.2.3 肋板 ....................................................................................................................................................... - 14 - 5.3 坡口选择 ................................................................................................................................................... - 14 - 5.4 焊接方法的选择 ....................................................................................................................................... - 14 - 5.5 主梁的装配与焊接 ................................................................................................................................... - 14 - 5.5.1 主梁的焊接顺序 ..................................................................................................................................... - 14 - 5.5.2 主梁装配焊接的一般顺序图 ............................................................................................................... - 16 -5.6 检验 ............................................................................................................................................................. - 17 - 5.6.1 上拱度的检验 ....................................................................................................................................... - 17 - 5.6.2 挠度的检验 ........................................................................................................................................... - 17 - 5.6.3 变形量的检验 ....................................................................................................................................... - 17 - 5.6.4 焊缝质量检验 ....................................................................................................................................... - 17 - 5.6.5 上下盖板 ................................................................................................................................................. - 17 - 总结 ..................................................................................................................................................................... - 18 - 参考文献 ............................................................................................................................................................. - 19 -第1章桥式起重机概述桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。
民用飞机机翼根部连接与柔性补偿设计廉伟;史仁义【摘要】民用飞机机翼根部连接区是机翼和机身载荷交换平衡的关键部位,结构强度和耐久性、结构传载效率、装配协调要求、细节处理等设计要求很高.给出了民用飞机机翼根部连接设计的难点分析、传载特性分析、根肋布置方法及其特点分析、不同根部对接方案设计对比分析;提出了一种减缓结构装配应力的柔性补偿设计方法,并通过试验结果验证了相关柔性补偿设计方法的可行性;讨论了考虑复合材料承载特性的复材机翼结构根部对接考虑要点和设计建议.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】7页(P1-7)【关键词】民用飞机;根部连接;柔性;刚度;装配【作者】廉伟;史仁义【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210【正文语种】中文【中图分类】V2240 引言民用飞机机翼根部连接区是翼身载荷交换与平衡的关键区域,从结构强度角度看该区域,元件承受高水平的复杂状态载荷,结构元件尺寸大、复杂度高,变形协调关系复杂,静强度、疲劳、损伤容限等设计要求都很高。
就装配连接来说,连接装配界面复杂,空间可达性受限,复杂界面与机翼调姿运动自由度形成约束矛盾,同时在复杂三维空间条件下大尺寸机翼水平测量和姿态调整时,对接区域容差控制困难,界面匹配难度大,超差概率高,局部间隙检测困难,容易产生强迫装配应力,补偿要求高,且存在大厚度复杂叠层的大尺寸紧固件制孔与安装难题。
总的来说,民用飞机机翼根部连接区表现出约束多、要求高、界面复杂的特征,所以机翼根部连接设计是民机结构设计的重点和难点。
工程领域也对根部连接局部细节结构进行了分析和试验研究[1-7]。
考虑气动效率、操稳特性和维护性等要求,当前国际先进民用飞机的基本布局形式均采用带较大后掠角、一定上反角、下单翼布局形式,翼盒的壁板和梁等纵向件穿过机身。
翼盒结构按照设计、制造和装配要求设计了分离面,一般以根部对接肋(也常称为1#肋,以下简称根肋)为界面,分为中央翼和左右外翼。
一、屋面梁与钢柱上下翼缘焊接1.屋面梁与柱接口上下翼缘在屋面梁就位,腹板扭剪型高强螺栓终拧后,即可进行焊接。
上翼缘为一级焊缝,下翼缘为二级焊缝。
2.焊缝区域30-50mm范围内铁锈、毛刺、污垢清除干净,垫板与母材底面贴紧,保证焊接金属与垫板完全融合。
3.焊接前先将衬板焊接在屋面梁上,接口两端焊接引弧板,引弧板长度50mm,宽度50mm,焊接时必须从引弧板上引弧,焊缝引出长度应大于25mm,保证焊缝起头部位焊肉饱满。
焊接完毕后用火焰切除引弧板,并沿受力方向修磨完整,严禁用锤击落。
4.施焊前对屋面梁接口进行调整:(1)对接间隙:2mm;(2)对接高差:≤3mm;(3)错边: 3mm。
5.焊条采用E5015,焊条直径φ3.2、φ4、φ5mm,烘干温度:300-3500C 烘干后现场采用保温桶保温。
6.坡口底层焊道采用3.2mm焊条,中间层焊接用 5mm焊条,分5层焊接,每层焊接时要及时清除氧化物、熔渣,最后一层用 4mm焊条,焊条必须烘干,高空焊接用保温桶保温,上下翼缘焊缝完,用超声波检查焊接质量。
7.焊条与电源匹配参数:8.焊接外观检验:对接接头焊缝余高:0-4mm焊缝错边:≤2mm焊缝表面:不得有裂纹、焊瘤、烧穿、不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹。
(一级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷;二级焊缝咬边深度≤0.5mm。
)9.上下翼缘垫板及引弧板布置垫板505050引弧板屋面梁焊接分项工程质量检验记录表年月日屋面梁接口焊接超声波检测一览表二、高强螺栓施工(关键工序)本工程高强螺栓采用扭剪型10.9级,规格:M20、M22,M24三种。
共10236套,其中主轧跨主电室2924套,磨辊间5532套,加热炉1780套。
使用部位见下表:1.高强螺栓由项目经理部材料计划员编制施工使用计划经项目经理批准后,由物资部门采购。
高强螺栓运到施工现场后,须放在室内,不得随意开启。
高强螺栓入库应按包装箱上注明的规格分类存放,工地领取时,要按使用部位领取相应规格和数量的螺栓,要当天用多少套,领多少套,严禁现场随意堆放,以防扭矩系数发生变化。
对接焊缝的工艺要求1、所有对接焊缝的表面不得低于母材,且于母材应圆滑过渡。
2、焊接接头处的错边不大于0.1t(t为对接处较薄板的厚度)。
3、板厚超过14mm时应在接头处开坡口,坡口深度应不小于5mm,反面碳弧气刨清根后,焊缝宽度按下表,焊缝余高1~2mm。
4、所有对接焊缝应成形均匀,每条焊缝的宽度和高度差应不大于1.5mm。
5、焊缝要求平直,接头宽度方向的错位小于2mm。
6、对接接头长度方向不平度应控制在1.5mm内。
7、打磨后的焊缝应与原有的焊缝保持一致。
对接焊缝允许偏差值如下表:生产部2016年3月7日H型钢的组立工艺要求1、组立前应详细核对所使用的材料尺寸。
2、点焊尺寸、焊点之间的距离应均匀,焊点大小不可超过要求的焊角高度(t*75%,t为腹板厚度)。
3、控制好变截面腹板对接缝隙处的平面度。
4、翼板对接焊缝与腹板对接焊缝处应平直。
5、翼板对接焊缝与腹板对接焊缝的距离应符合验收规范的要求(<200)。
6、腹板中心偏移控制在2.0mm内。
7、腹板平面度控制在3.0mm内。
8、严格控制H型钢组装后的垂直度(b/100且不大于3.0mm,b 为翼板宽度)。
生产部2016年3月7日机械矫正工艺要求1、必须严格控制翼缘板的垂直度。
2、当机械矫正无法进行时,应采取有效方式保证连接处的垂直度。
3、整改后的构件不能有明显的外观缺陷。
4、严格控制装配前构件整体的弯曲、扭曲、保证装配尺寸有足够的余量。
5、翼缘矫正超标时应采用其他方式,如锤击修正到合乎要求。
生产部2016年3月7日法兰板加工标准要求1、宽度、长度允许偏差±3mm。
2、切割面平面度应小于2.0mm。
3、火焰切纹深度控制在0.5以内。
4、不允许有局部缺口缺陷。
5、焊渣、熔瘤彻底清除干净。
6、法兰板的平面度为±0.5mm。
生产部2016年3月7日制孔加工标准要求1、孔壁表面圆滑不应有粗糙感。
2、孔的圆度控制在2mm之内。
3、孔的垂直度为0.03t,且大于2.0mm(t为板厚)。
1,航线结构损伤维修特点•数量多——雷击,冰雹,鸟撞,勤务车辆、工作梯撞击等•修理周期较长•时间紧迫——需要保障航班正常运营,2.结构维修基本原则安全性原则——结构持续适航影响结构持续适航性的损伤,必须立即停场进行结构修理经济性原则——降低维修成本有计划地进行结构修理:不影响结构持续适航性的损伤,不一定立即进行结构修理3.目前制约航线结构维修的主要因素航线技术支援基本上为非结构修理专业人员,普遍缺乏基本结构工程技术支援技能,AOG技术支援基本上依靠结构工程师提供,耽误抢修进度。
具体表现在:不能正确应用SRM有效过滤允许损伤极限范围内的结构损伤不能正确报告结构损伤:提供给结构工程师的结构损伤信息不符合要求,难以满足损伤评估以及修理方案制定需要4.结构种类及其含义飞机结构分为主要结构(primary structure)和次要结构(secondary structure)两大类主要结构:传递飞行、地面或者增压载荷的结构。
主要结构包含重要结构(PSE/SSI)和其它主要结构。
重要结构指传递飞行、地面或者增压载荷的关键结构件或者关键结构组件。
重要结构件一旦失效,将导致飞机灾难性事故次要结构:仅传递局部气动载荷或者自身质量力载荷的结构。
次要结构失效不影响结构持续适航性/飞行安全。
大多数次要结构主要作用为保证飞机气动外形、降低飞行时空气阻力。
例如翼-身整流罩。
5.门的种类及用途登机门/勤务门:登机门和勤务门分别为旅客和机组和勤务人员接近客舱内部的通道口。
应急门:紧急出口指紧急情况下的撤离出口货舱门:用以接近货舱内部区域。
登机梯门:放出后,该梯能形成通道供旅客和机组进入或离开飞机前设备舱门(Forward access) 电子设备舱门(Electronic equipment compartment)各种检查盖板(Access Doors)各种勤务盖板(Service Doors)驾驶舱门(Fixed Interior Doors)6.门的主要/重要结构和次要结构、作用主要/重要结构:门的蒙皮、结构、止动座和止动销次要结构:各种检查盖板,各种勤务盖板,驾驶舱门门的蒙皮和结构:7.机身结构总体布局机身为典型的板杆组合加筋薄壁结构(也称为“半硬壳式”结构),由蒙皮、前后增压端框腹板等增压边界结构以及长桁、纵梁、龙骨梁、主起落架阻力梁等纵向结构和隔框、加强框、客舱地板梁等横向结构等重要结构组成。
1.1分段完工检验及一些注意事项1.分段的标识牌确认,标识牌要装在明显的位置,并且字迹清楚规范,不能混淆;2.分段正作端的余量修割、坡口形式、方向、角度、坡口的处理情况、坡口的光顺性、均匀性及直线度,正作端的变形量(包括结构件)及加强情况,分段正作端是否在同一截面内;3.分段非正作端的余量留放情况及变形量(包括结构件)及加强情况;4.分段基准检验线条的完整性、位置、驳移及洋冲点的敲设(永久性标记);5.贴附件的齐全性及位置,检查其规格、板厚、材质、零件的变形情况及焊接修补情况;6.分段的片位、无损探伤报告、精度报告及主尺度测量报告,中部双层底分段的水平报告;7.分段的吊耳的检查:吊耳的规格、数量、焊接状况、安装位置、吊耳反面结构加强状况、对正情况(吊耳与结构件、吊耳加强与吊耳反面结构加强)、结构件焊接情况、分段的加强情况及探伤报告;8.分段的结构件的完整性及安装位置、方向、角度;注意组合型材(主要指面板不对称安装)、型钢的安装位置、方向、角度,一些板片的加强筋的安装位置、方向、角度,一些特别标注尺寸的加强的检查(位置、板厚、尺寸、材质),折角线位置;9.分段的结构件的板厚测量及材质的确认;10.分段舾装的完整性,舾装件的位置、规格、数量、固定情况、变形情况、焊接情况、损坏情况、安装方向;11.分段开口开孔位置的确认、开口开孔的形状确认(根据图纸提供的数据),分段的流水孔、透气孔、R孔、减轻孔、止流孔(止裂孔)、结构件的贯穿开孔的开设情况,孔的边缘距板缝的情况,结构件上的一些管舾件开孔的相对位置;12.分段的变形情况确认,包括结构件变形,线型分段考虑线型的和顺性,外板的露肋的情况(所有结构件焊后必须进行退火处理,消除焊接应力),注意中部分段的中拱中垂等;13.分段的焊脚、焊接规格及他特殊部位焊接规格,参照焊接规格表及施工图纸;14.分段焊接成型确认,焊缝外表高低不平、焊缝宽窄不齐、成型粗劣、焊缝外形尺寸过大过小、角焊缝单边或下凹过大等,均属于焊缝外形尺寸和形状不符合要求;15.分段的节点的确认,参照图纸和节点图册施工;一些节点须用角度样板测量,板厚差、板厚差的位置、过渡情况,注意一些加强的节点(削斜、焊接、留空),注意补板的安装节点;16.分段的辅助加强设置及位置,根据图纸、工艺要求及变形情况;离强档较远的有没有假框架和支撑加强,特别是首尾部分半开口的分段及带铸刚件的分段必须要有足够的加强,保证分段的主尺度和线型,防止吊运变形,为中组和大合拢创造有利的条件;上层建筑因板片薄,容易引起变形,同时开口较大(房间),门窗开口较多,必须要有足够的加强来控制分段的变形,保证分段的主尺度,防止吊运变形,为中组和大合拢创造有利的条件;17.分段的自由边的处理情况,折边肘板的端部裂纹的检查;18.分段的焊接缺陷的确认,检查咬边、飞溅、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹缩孔、焊瘤;19.结构及板缝的对正及错位量,结构件错位调整时,必须先清根后开刀调整;20.其他缺陷的修补,如马脚、钢板表面伤痕等;引弧板及熄弧板、马板及一些辅助加强材、吊耳的拆除及修补,拆除必须切割,不允许用物件敲设,以免损坏母材;21.分段的主尺度测量,长、宽、高、对角线、水平、梁拱及合拢口的一些数据,合拢口的精度;特别是需翻身焊接的分段,完工后需重新测量分段的水平,重新勘划出分段的中心线、肋检线、100检验线等基准检验线条,并以分段的中心线、肋检线为依据,作出适当调整,考虑分段焊接收缩补偿量,将分段合拢口的余量重新勘划出来;以分段的中心线、肋检线为依据,测量各结构件位置相对于分段的中心线、肋检线的偏差量;22.分段的清洁是否到位,垃圾清除,废料、杂料的清除;23.分段的脚手架的完善情况;24.手工板缝的密性情况。
二加强翼肋腹板结构连接和承载情况为了从根本上解决问题,制定科学合理的维修方案,了解腹板加强翼肋腹板的功能以及在飞机上的位置与连接方式是至关重要的。
如图1是加强翼肋在机翼结构中的位置以及与其它附件的连接方式。
2.1 结构连接如图2加强翼肋的后端在4点处与后梁腹板相连,可以认为加强翼肋与后梁是铰接的。
加强翼肋前端3点处与前梁缘条和腹板相连,但加强翼肋的前梁近于垂直,前梁缘条对加强翼肋难起固支作用。
因此,可以认为加强翼肋与前梁间很弱的固接。
加强翼肋是机翼根部的主要受力构件之一,其除具有普通翼肋的功用外,还作为机翼结构的局部加强件,承受较大的集中载荷或悬挂部件,在机翼开口边上安置加强翼肋可把扭矩转变为集中力传给翼梁。
究其产生加强翼肋腹板破洞的原因,必然是由于构件所受载荷以及受力不均匀所引起的。
所以,掌握其承载情况是很有必要的。
2.2 结构承载情况由于加强翼肋是由铆钉与其它构件相连的,所以,其所受载荷多通过铆钉进行传递。
若作用在蒙皮上所受空气动力是吸力,蒙皮将向上运动,蒙皮就将空气力通过铆钉传给了翼肋。
若空气动力是正压力,蒙皮直接压迫翼肋,将空气力传到翼肋上去。
无论是吸力还是正压力,翼肋上所受的力都是分布力。
若空气动力是吸力,桁条在分布力的作用下向上运动。
这样,桁条就通过固定点传给翼肋集中力。
综合起来,作用在翼肋的力来自两个方面。
其一,直接来自蒙皮,是分布力。
其二,来自桁条,是集中力。
如图3所示。
翼肋受蒙皮传来的分布力和桁条传来的集中力作用时,翼肋一个像薄壁梁支持在前、后翼梁腹板上,同时还支持在翼肋周缘的蒙皮上,在自身平面内要受到剪切作用。
由桁条和蒙皮传给翼肋的力可以合成为一个垂直向上的合力∆Q,它作用在压力中心上如图3.压力中心与刚心通常是不重合的,设刚心位于压力中心之前,当把力移到刚心上时,就有一个使机翼前缘向下的扭矩∆M扭=∆Q.C和一个向上的力∆Q。
如图4所示。
由于作用在刚心上的力不会使翼肋转动,只使翼肋沿垂直方向上移到。
中央翼一号肋上下搭接尺寸优化
摘要:基于HyperMesh对某型号飞机中央翼一号肋建立细节模型,并采用过渡网格技术将细节模型与机翼整体解模型进行连接,考虑若干重要工况下的应力约束,采用OptiStruct
对一号肋上下搭接区域进行优化设计,得到优化缘条厚度分布,实现了轻量化设计,并且性能有所提高。
关键词:一号肋尺寸优化HyperMeshOptiStruct
1 有限元模型的建立
采用设计区域细化网格与非设计空间网格过渡方法,建立一号肋及其周边结构的有限元模型。
其中,优化空间为上下搭接与外翼以及中央翼的连接缘条。
优化区域将通过过渡细化网格与部分机身以及外翼连接。
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图1 一号肋及其周边结构
1.1 几何模型
一号肋上壁板采用上缘条“ ”字型材与“T”形长桁接头进行对接。
蒙皮及长桁底板与“ ”字型材
上缘板对接,(长桁根部的底板加宽加厚);长桁缘板则通过“T”形长桁接头与一号肋“ ”字
型材下缘板对接,如图2所示。
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图2 外翼上壁板与中央翼上壁板对接方案
一号肋下壁板采用“T”型下缘条与对接带板进行对接,如图3所示。
长桁根部缘板及立板斜削,长桁底板加宽加厚,与蒙皮、带板、“T”型材一起连接,形成壁板根部对接区。
外翼下壁板的载荷通过“T”型材水平缘条与带板传给中央翼下壁板。
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图3 外翼下壁板与中央翼下壁板对接方案
1.2 网格划分
将一号肋CATIA模型导入HyperMesh,提取几何中面,并在中面上进行有限元网格划分。
为减小模型中螺栓连接区域的应力集中,在进行有限元网格划分的时候,在螺栓位置按照给定螺栓直径建立螺栓孔,并在螺栓孔周围建立1-2层Washer网格进行过渡,以减小应力集中。
网格单元尺寸采用5mm,如图4所示:
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图4 螺栓孔Washer网格过渡
采用上述方法建立一号肋及相邻结构的细化网格模型,单元总数约为300,000个,如图5所示。
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图5 一号肋及相邻结构的细化网格模型
1.3 过渡网格模型
为了得到一号肋的准确支撑边界和载荷工况,采用嵌入式的建模方法,将一号肋细化网格模型连接到原有整体模型中。
因为细化网格与原有整体模型的网格尺寸差距较大,所以采用过渡网格划分技术,达到粗细网格之间的均匀过渡。
所使用的整体模型包含机翼、中机身及中央翼,如图6所示:
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图6 整体解模型
将整体模型中原来中央翼的部分网格删除,然后将画好的一号肋细化模型导入到整体解模型中,对连接部分的网格进行细化过渡,如图7所示:
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图7 一号肋细化模型与整体解模型过渡
根据模型计算规模挑选若干个最严重工况,采用对称模型进行分析和优化,在机身对称面施加对称约束。
施加约束及载荷的有限元模型如图8所示:
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图8 模型的载荷与约束
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2 一号肋优化设计
采用OptiStruct结构优化技术,对上、下缘条沿航向和展向的厚度分布进行优化,给出满足应力强度要求下重量最轻的优化结果。
2.1 优化问题定义
优化求解是在有限元模型的基础上,建立设计变量、设计约束和设计目标,由OptiStruct 软件通过优化迭代求解得到设计变量和设计目标的最佳取值。
一号肋上、下缘条的优化问题定义如下:
设计变量:缘条各区域的厚度,其厚度区域划分如图9,10所示。
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图9 上缘条厚度分区(设计变量)
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图10 下缘条厚度分区(设计变量)
设计约束:材料在设计工况下的许用应力。
一号肋上下缘条材料均为Ti-6Al-4V β退火,查材料手册得强度许用值为770MPa。
综合考虑一号肋缘条的静强度和疲劳要求。
为了减少部分区域应力集中干扰,同时减小计算规模,选取各厚度区域的关键位置单元施加应力约束。
设计目标:缘条重量最小。
2.2 优化结果
最终的优化模型包含229个设计变量,1400个设计约束。
将优化模型提交OptiStruct进行计算,经过8个迭代步优化计算收敛。
优化目标迭代曲线如图11所示,缘条设计区域优化后总重量从618.8kg减少到418kg,减少约31%(当然,因为有限元模型采用阶梯厚度,目前的重量不同于对厚度进行光顺后的实际模型的重量,在此仅说明缘条有优化减重潜力)。
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图11 目标迭代曲线
在第8迭代步,最大约束违反为0,表示优化结果满足所有施加的设计约束,该优化设计为可行设计,如图12所示。
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图12 最大约束变化曲线
优化过程中,设计变量的变化情况如图13所示:
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图13 优化变量变化曲线上、下缘条优化前后厚度分布比较如图14,图15。
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图14 上缘条优化前后厚度变化
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图15 下缘条优化前后厚度变化
2.3 优化结果验证
尺寸优化后,在重量减轻的前提下,采用某最严重的工况下对新设计进行分析验证。
缘条的应力水平比原有设计更低,分布更加合理,如图16-18所示。
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图16 某工况下上缘条优化前后应力变化(1)
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图17 某工况下上缘条优化前后应力变化(2)
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图18 某工况下下缘条应力分布
3 总结
本文对飞机一号肋上、下壁板连接结构的建模方法,包括从CAD模型到网格划分,网格质量控制,载荷和边界条件施加等进行研究,并将整体模型和过渡模型有限元分析结果进行对
比,验证项目工作所使用的建模方法的正确性。
在过渡模型基础上对一号肋上、下缘条沿航向和展向进行厚度分区,考虑重要工况下的应力约束进行优化设计,得到优化缘条厚度分布,实现了轻量化设计,并且性能有所提高。
Size Optimization of the First Rib Splice of Center Wingbox
GeJianbiao Zhang Xun
Abstract: The detailed FEM model of the first rib of CWB is modeled in HyperMesh. And the DFEM is integrated into GFEM by transition mesh technology. The size optimization of the first rib splice connection is performed by OptiStruct with stress constraint in several important load cases. The thickness distribution of rib flange is figured out, and the mass is decreased, and the performance is improved.
Keywords: The First Rib, Size Optimization, HyperMesh, OptiStruct。