飞机机翼结构强度计算方法

机翼结构设计方案及强度计算

模型一

设计思路：根据设计要求，机翼全长4m,翼弦长1m，前后两根梁。于是利用abaqus软件的壳单元建立了一个基本的机翼模型。

图1 单只机翼模型

然后参考《实用飞机复合材料结构设计与制造》、《复合材料设计手册》、《复合材料力学》等资料，初步设计机翼采用蒙皮夹心结构，上下表面分别铺3层复合材料，考虑到机翼的工况采用[45/0/-45]铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图2所示。中间夹心材料采用PMI泡沫，该材料具有突出的比强度和良好的耐蠕变性，可以很好的克服屈曲。夹心材料厚度初步拟定为5mm，进行计算模拟，如果屈曲明显则可加厚。

表1 机翼的材料参数

材料 密度

Kg/m3 泊松比 E11

MPa E22

MPa G13

MPa G23

MPa G12

MPa

单向带复合材料 1600 0.323 115000 8000 2400 2400 4000

PMI泡沫 60 0.3 各向同性，弹性模量为60 MPa

图2 机翼的蒙皮夹心铺层结构

考虑到梁是主要的承力部件，采用[-45/0/45/90]s铺层方式，每层厚度为0.125mm，具体如图3所示。

图3 梁的铺层结构

利用abaqus模拟计算时将工况环境简化，采用一端固定，在机翼下表面加载Y方向的升力，分布如图5所示。

图4 机翼的固定端约束

图5 机翼的载荷分布

模型一的计算结果：

梁每层复合材料的应力云图

图6 梁每层复合材料的应力云图

梁的计算结果分析：

从计算结果中不难发现，机翼前缘的梁承受的力要比尾部的梁大很多，可以考虑适当加厚。对比各层复合材料的受力情况，0°的复合材料层受力明显，可以适当增加0°的复合材料层数。靠机身段的梁应力集中明显，可以在该部位适当增加梁的厚度，也可考虑用工字梁强化该部位。 机翼每层复合材料的应力云图：

图7 机翼每层复合材料的应力云图（1-5层）

图7 机翼每层复合材料的应力云图（6-7层）

Ｖｏ【．３６，Ｎｏ．８　Ａｕｇ，２０１１　火力与指挥控制　Ｆｉｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　第３６卷第８期　２０１１年８月　

文章编号：１００２一Ｏ６４Ｏ（２Ｏｌ１）Ｏ８—０１８０—０４　

计算空气动力学飞机红外辐射强度估算方法　

朱兵，裴扬，宋笔锋　（西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，西安７１００７２）　

摘要；结合ＣＦＤ技术和红外辐射理论发展了一种飞机红外辐射强度估算方法。首先通过欧拉方程数值模拟来获得飞机　表面温度场分布，然后应用结合粘性附面层理论进行壁面温度计算分析。在获得了飞机表面温度分布数据之后，采用灰体辐　射理论估算全机红外辐射强度。进行某喷气式飞机红外辐射强度估算研究，分析有／无尾焰情况的飞机红外辐射强度计算结　果，初步验证了所提出方法的可行性。所提出的红外辐射估算理论对于飞机红外隐身与高生存力设计具有一定的参考价值。　关键词：空气动力学，红外辐射，隐身，生存力，温度场　中图分类号：Ｖ２２１　文献标识码：Ａ　

Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｒａｄｉａｎｔ　Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　

ＺＨＵ　Ｂｉｎｇ，ＰＥＩ　Ｙａｎｇ，ＳＯＮＧ　Ｂｉ—ｆｅｎｇ　（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００７２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｄｉａｎｔ　ｔｈｅｏｒｙ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒａｄｉａｎｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｉｅｌｄ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｎａｍｅｌｙ　ｔｈｅ　Ｅｕｌｅｒ　ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｗａｌＩ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　

八 , 一 了 8 2 . x s , 、 , 一 ’ T r 。 T + V 。 ‘ t: , /3C t 一ZA /、 , , 须 注 意 下 述

各 点: X l 闭 口 箍 筋 间距 应 小 于 (x m ; : + y , / 4 或3 0 0 m x + y S 2 纵 筋 沿 闭

口 箍 筋 均 匀分 布 。 , 间距 不 两 式 中取 较 大 值 在 按 第二 式 计算 时 t , 3 大 于

0 0m m ; 三 如 括 弧 中 的 第 二 项 ZA 小于 0 3 5 b, . s 3 抗 扭 钢筋 的 屈 服 强 度

不 得 超过 4 1 4 f y 则用 Ml , a (6 0 0 0 0 4 Psi ; 。 卫 一 黔 代入 ‘ , 抗扭 钢 筋 的 设

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一 _ l } l } 二 , 一 - , ‘ 1} ! 上一 _ 、 研鳅~ |卜 一 几 — _ _ y , 工y , “ I 一 … 。 。 _

石油化工设计 Petrochemical Design2018,35(1) 16 ~23!备#术

压力容器壳体元件基于弹塑性失效准则的

强度计算新方法

------次结构法在压力容器壳体元件强度计算中的应用

|桑如51 ,6 耀2，杨891，升1

(1.中国石化工程建设有限公司，北京100101+2.四川天一科技股份有限公司，四川成都610225)

摘要：我国GB 150和JB4732标准中的多种壳体元件厚度计算方法是基于弹性分析失效准则基础上 的。依据JB4732标准，壳体元件的强度可由应用弹塑性分析的失效准则来计算。由此可发掘弹性失效 强度计算方法存在的承载潜力。将EB 150中各种壳体元件在压力作用下对由弹性和弹塑性两种失效准 则为基础的厚度计算公式进行推演分析和比较，从而得到全新的强度计算公式，既满足压力载荷作用下 的静强度又满足压力多次加载时的安定性。以一次结构法在压力容器受压元件强度设计中的典型应用 为实例，验证了该壳体元件强度计算方法比现行标准更为科学合理、又经济安全。

关键词：压力容器壳体弹塑性分析失效准则强度计算doi ：10. 3969/j. issn. 1005 - 8168.2018.01.005

凡是压力容器都离不开一个为建立压力所需

的具有一定容量的 一承力的 ，即

压力容器。承 有多种 ，如圆筒、椭圆封

头等，称受压元件。它们在压力作用下的强度厚 度的计算等列在GB150[1]和JB4732[2]中，组成压

力容器的壳体主要有8种：圆筒，球壳，椭球壳，碟

壳，锥壳，锥壳大端加强段，锥小端加强段及球 冠 头。力容器受压元件一般考虑3种强度:静强

度、安定和疲劳。当容器加载次数不超过1〇〇〇 可不计疲劳， 确 两项强度要求。

力容器的静强度和安定性分 用不连续分析的 法或有限元的数 法，所计

算出的应力既包含 力载荷的一 力，

又包含了为变形协调产生的二次应力。由于无法 分解出其两种成分，因此对应力有两种处理办法：