基于刚度约束的飞机复合材料货舱门优化设计

摘要

民用飞机在飞行过程中,舱门要承受很大的压差载荷。随着轻量化要求的日益严格,复合材料舱门逐渐成为一种趋势,而舱门在设计中除了满足强度要求外还必须满足刚度要求。为了研究复合材料在舱门上应用的减重潜力,完善了舱门刚度约束条件,包括最大变形量、波纹度、阶差、间隙等多种刚度要求,在此基础上按照强度及铺层比例等要求,提出了一种考虑多种刚度约束的复合材料舱门优化设计方法。以飞机前货舱门为例,以刚度、强度及铺层比例为约束条件,应用NASTRAN进行了蒙皮、横梁和纵梁的铺层优化,实现了复合材料前货舱门的轻量化设计。结果表明前货舱门采用复合材料并经过优化分析后结构重量降低了24.30%,具有很大的减重潜力,研究结果为复合材料在飞机货舱门上的应用提供了一定参考。