复合材料气密舱门结构优化设计和冲击损伤性能研究

摘要

复合材料具有强度高、刚度大的特性，现代飞机无论是次要受力构件还是主要受力构件都得到越来越广泛的应用。本文以复合材料气密舱门为研究对象，研究其结构型式和冲击损伤性能，具有重要的工程应用价值。
　　本文采用二级优化的方法，首先选取气密舱门三种加筋结构，对不同加筋型式下的几何参数进行优化设计。通过ISIGHT对几何参数设计变量进行拉丁实验设计选取样本点，然后通过PCL语言实现参数化建模，再通过NASTRAN对舱门每一个样本点在满足强度、刚度和稳定性约束条件下进行结构重量最轻的结构优化设计。通过对比三种不同结构型式的重量特性，最终选取“]”字型加筋型式为气密舱门的最终结构型式，并得到其所有的结构参数。
　　复合材料气密舱门冲击损伤的模拟采用ABAQUS软件，对前面优化得到的“]”字型加筋壁板，选取几个典型位置进行冲击损伤性能研究，选取试件大小为标准试验尺寸，通过ABAQUS分析不同冲击能量下层合板和加筋板损伤情况；有、无加筋结构面板损伤情况对比；不同冲击位置损伤情况性能分析。接着进行冲击后剩余强度的研究。

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图表清单

注 释 表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

第二章 结构优化设计和冲击损伤的数值模拟方法

2.1 结构优化设计方法

2.2 冲击损伤的数值模拟方法

2.3 本章小结

第三章 气密舱门结构优化设计

3.1 气密舱门简介

3.2 含铝合金结构气密舱门结构优化设计

3.3 全复合材料气密舱门结构优化设计

3.4 本章小结

第四章 复合材料气密舱门冲击损伤的数值模拟

4.1 引言

4.2 自定义用户子程序的实现

4.3 算例

4.4 复合材料气密舱门冲击损伤的数值模拟

4.5 本章小结

第五章复合材料气密舱门冲击后剩余强度的研究

5.1 刚度折减方案

5.2 算例

5.3 冲击后剩余强度

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2下一步研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文