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机翼机身对接结构数值分析说明书论文,机翼,机身,对接,结构,数值,分析,说明书,仿单,论文
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毕 业 设 计（论 文）题 目： 飞机机翼机身对接结构设计及分析 学生姓名 丁文 指导教师 王芳丽 二级学院 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12 机械单 学 号 1204201031 提交日期 年 月 日 答辩日期 年 月 日金陵科技学院学士学位论文 目录I目录摘 要 .IIIAbstract.IV1 绪论 .11.1 工程背景与研究目的和意义 .11.2 本文主要的研究内容 .32 飞机机身机翼对接结构形式 .52.1 机翼机身的对接设计 .52.2 机身侧边对接时机身的结构设计和对接接头形式 .52.3 有中央翼通过时机翼机身的对接设计 .82.4 变后掠机翼机身对接 .113 基于 catia 软件对机身机翼对接结构三维建模 .123.1 计算机辅助软件 catia 介绍 .123.2 机身机翼对接结构三维模型建立 .123.2.1 用 CATIA 软件对机身机翼对接结构进行建模 .123.2.2 计算机辅助设计模型简单分析 .134 基于 ansys 软件对机身机翼对接结构进行有限元分析 .164.1 计算机辅助工程软件 ANSYS 介绍 .164.2 机身机翼对接结构有限元分析 .164.2.1 前处理 .164.2.2 材料参数设置 .174.2.3 网格划分 .194.2.4 边界条件设定及加载 .214.2.5 机身机翼对接结构 ansys 后处理 .225 结论与体会 .285.1 结论 .285.2 体会 .28参考文献 .29金陵科技学院学士学位论文 目录II致谢 .30金陵科技学院学士学位论文 摘要III机翼机身对接结构数值分析摘 要随着科技发展和社会进步，飞机行业的发展逐年递增，随着行业的发展，对飞机设计的研究也逐步加深。机翼是飞机重要组成部分，机翼机身对接也是目前比较重要的研究课题，这个环节在整个飞机设计中起到关键作用，其设计的好坏严重关系到飞机飞行性能和飞行安全，本文首先详细的介绍了飞机机翼机身对接结构及受力特点，然后应用 catia 软件对其进行了三维模型建模，最后应用 ansys 软件进行了有限元建模及分析，结果显示最大等效应力和变形量满足工程应用要求。因为本次论文中建模软件 catia 和有限元分析软件 ansys 的使用，所以能够使我们对机身机翼对接结构的模型和机翼的变形量以及受力分析有了更加直观的认识及了解。关键字：机身机翼对接接头、三维建模、有限元分析金陵科技学院学士学位论文 AbstractIVNumerical analysis of wing fuselage docking structureAbstractScience and technology development, social progress, the development of the aircraft industry is increasing year by year, with the development of the industry, the research on aircraft design is gradually deepening. Wing is one of the important parts of aircraft, wing fuselage connection is currently more important research topic, this link in the aircraft design to a key role, its design is good or bad, seriously relationship to aircraft flight performance and flight safety. Firstly, this paper detailed introduced flying wing aircraft fuselage connection structure and mechanical characteristics, and application software of CATIA three-dimensional modeling of the, finally the application of ANSYS software of finite element modeling and analysis, results show that the maximum equivalent should force and deformation meet the requirements of engineering applications. Because the use of the modeling software CATIA and finite element analysis software ANSYS, so to enable us to fuselage wing docking structure model and wing deformation and stress analysis with more intuitive understanding and the understanding.Key words: fuselage wing butt joint, 3D modeling, finite element analysis金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论11 绪论1.1 工程背景与研究目的和意义19 世纪 50 年代法国的吉法德进行一项研究并且成功的发明了飞机的前身软式飞艇。通过之后的实践证明软式飞艇还是有问题的。后来就在想从的气囊的里面进行稳固这就发展成了半硬式飞艇。几年后，又有一位聪明的爱好者用木质材料制作了一个外部支架，同时将气囊绑在支架内，以此保证外部结构不变形，这就是硬式飞艇。这类的硬式飞艇利于飞艇的运输。到了 19 世纪 80 年代德国的两位工程师一起发明了一个机器汽油发动机。多年以后，一位名叫齐柏林的创造出了当时最新型的飞艇，我们称之为硬式飞艇。这类飞艇的气囊外形不仅美观实用而且还被非常好的固定同时又用了当时非常先进的动力源。20 世纪齐柏林驾驶着他创造出的硬式飞艇成功的完成了试飞，在世界上引起了极大的轰动。20 世纪初，一种新型并且非常实用的飞艇被法国的一对兄弟创造了出来。这类飞艇在第一次试飞时就飞跃了 61 公里，在飞艇的进程上完成了重要的跨越。从此之后，飞艇进入了快速发展的时期，不仅在交通运输上占一定地位而且在军事方面也得到了广泛应用比如：英、德、苏等强国相继组建了一支支飞艇部队并且投入到了实战中还获得了极大的成功。例如：在 20 世纪初的意土战争中意大利率先派出了军用飞艇进行侦察了与最轰炸，最后土耳其战败意大利获得了胜利；20 世纪初期，德国派出了飞艇对法国的重要城市列日进行了大规模的轰炸最后法国战败德国取得了胜利；一年以后，在第二次世界大战中德国又出动飞艇对当时的强国英国伦敦进行了轰炸造成了多人伤亡，并且毁坏了大量的建筑。在运输方面，德国于 20 世纪初在法兰克福与杜塞尔多夫之间建立了一条定期飞艇空中航线。正是因为飞艇的发展才有了后来莱特兄弟发明的飞机。飞机的快速发展几乎是由美国、苏联带着发展，核心技术掌握的内容各不相同，行业的竞争仅仅局限在两国军事上的竞争，促进了翼身融合、自适应机翼、一体化设计等一系列先进航空技术的产生和发展。当然在机翼结构布局和机身机翼对接设计等许多方面也各持不同的方式比如：（1）在结构上美国采用多墙厚蒙皮结构而苏联多采用的是多长桁、多肋梁式的结构；（2）美式连接接头处交点数多于苏联，苏联的传力比美式更加集中；金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论2（3）美国在飞机机翼机身的对接螺栓的放置上多采用的水平放置方式； 而苏联多采用竖直的放置方式；（4）美国式飞机的对接接头与苏联相比不笨重， 能够减少加工时间， 减少材料的浪费， 而且工艺性较好； （5）苏联设计时由于接头少的原因而造成连接结构的传力大，因此对加工有很高要求； 而美国飞机在这个地方的要求没有那么严格；（6）苏联在机身机翼接头设计上比美国更加重视综合性能的设计，而美国比苏联的飞机有更好的工艺性同时也更加便于维护。对于薄翼，即相对厚度小于 0.45 时，没事飞机的结构布局比较合理，对于降低结构设计重量、改善工艺、减少装配难度、提高互换性和飞行的安全性都有着较大的优势。苏联后续的飞机在结构设计中不断地吸收美式飞机优点的现象日趋明显。我国的早起飞机都是按静强度设计的，对结构受力的关键件普遍采用高强度钢材料。高强度钢具有断裂韧性底、裂纹矿长速率大的特性，从而使得结构抗疲劳断裂能力差。就机翼机身对接接头而言，机翼梁架势布局导致结构传力相当集中，为减轻结构重量，提高飞行性能，选用的材料必须是高强度钢，但总体结构布局和气动外形又不允许接头结构有大的改变，也正是因为国外在机身机翼对接结构的设计上积累了大量的经验，通过对他们的连接结构等各方面进行分析，所以对中国飞机的设计研究带来重要的意义，同时促进了我国飞机的发展。随着时代的发展，飞机不止应用于运输和军事，越来越多的应用于我们的生活中。不管是战争时代的战机还是今天的载客客机，机身机翼结构的可靠性一直是飞机研发的重点，在早期的飞机设计中由于飞机速度低，机动过载小，结构疲劳问题不是主要的，为保证飞机结构的安全可靠，一般凭经验规定一个安全系数，用这个安全系数乘以使用彩盒得到的设计载荷，以此载荷进行结构应力分析和试验，并规定结构强度不得低于结构的实际工作应力。这种对结构静强度进行计算分析的方法一直沿用到今天，通过几十年的实践的检验，证明了其可行性，但也渐渐暴露出了一些弊端。实际上无论是外载荷还是结构强度都存在着一个散布度，安全系数应当反映结构的可靠度，不同结构、同一结构不同部位的完全系数不同，由此结构可靠性安全系数得以产生和发展。随着计算机的产生，越来越多的计算机辅助设计及计算机辅助分析相关内容被带入了飞机行业的研发中，在当今社会，人们对科技的要求越来越高，对飞机的安全性越来越重视，那么利用计算机辅助完成飞机分析就变得更有意义。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论3将尾翼、起落架、机翼等多种零件通过各种连接接头拼成的一个完整的整体，这个整体就是机身。在所有连接设计中，机翼机身的连接设计在整个飞机连接设计中都有着举足轻重的地位。这是由于在机冀与机身的对接构件不仅互相之间有连接关系同时还和其他部位的许多构件存在连接关系，所以这些结构的情况比较复杂同时还因为有多重传力路线所以很难得到准确同时完整的结果，且在构件中的一些连接部位与连接元件比较容易疲劳开裂。因此，设计时要考虑到连接部位的受力合理：在制造、装配等各方面的工艺性好同时便于检测和维护，除了保证强度外，关键件的耐久性的设计还必须到达必要的具体指标，同时尽量减轻结构的重量。为此与设计有关的各关方面都需要随时进行协商与探讨，以达到最满意的效果。连接设计包括以下内容：接头的位置、接头的配合间隙与容差、接头的构造形式等。对所有的方案必须是准确且经过充分的计算的，对关键件要重点比较以及必要的可靠性分析来完成的试验。本文采用实体三维建模和有限元方法，对飞机的机翼在建模软件 CATIA 和有限元分析软件ANSYS 下计算结果进行了评价，而 CATIA 和 ANSYS 在各项领域发挥着至重要的作用，正是因为这次毕设，才有幸接触到这两个非常重要的软件并且能够熟练的运用这两个软件，相信在未来的学习 以及工作中都能运用到，能在其他一般的毕业生中脱颖而出。1.2 本文主要的研究内容本次设计的课题是飞机的机翼机身对接结构的设计及分析，主要目的是让我提高自身的学习能力，拓宽我们学习的视野，不仅仅把目光停留在课本上，还要结合实践，能够自己查阅各类书籍和相关知识并运用到设计中去。通过这次的毕设认识到了自己在知识储备上的不足，在今后的学习及工作中还需要多多学习各方面的知识，当然这不仅是仅仅局限在书本上，还需要结合实际，只有这样才能更好的提升自己。本文研究的主要内容是飞机机身机翼对接结构的设计及分析，因此我会对本课题的发展做一个全面的查询，并对本课题的研究的意义以及对飞机机翼机身对接结构进行简单的介绍，让我们对本课题有一个基本的认识。再使用CATIA 软件进行三维建模，最后使用 ANSYS 软件对该模型进行有限元分析，得出结论。简单来说，本文的主要研究内容是：第 1 章 工程背景以及研究目的第 2 章 了解机身机翼对接形式第 3 章 使用 CATIA 软件对飞机机身机翼对接结构的进行三维建模金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论4第 4 章 对三维模型用有限元软件 ANSYS 进行有限元分析第 5 章 对用 ANSYS 软件分析出来的结果进行分析并得出结论金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 飞机机身机翼对接结构形式52 飞机机身机翼对接结构形式2.1 机翼机身的对接设计机翼与机身的对接形式如图 2.1 所示，机
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