大间隙集中传载结构强度分析方法研究

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1、第46卷第2期2016年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．2M缸．2016大间隙集中传载结构强度分析方法研究郑茂亮，范瑞娟，李健，魏洪(中航工业第一飞机设计研究院，陕西西安710089)摘要：采用塑性材料本构及弹塑性面接触的非线性有限元算法，对大间隙集中传载结构进行了载荷分配、应力应变分布及破坏模式分析，给出了集中传载结构螺栓载荷分布函数、螺栓破坏模式、中截面弯曲应变分布及中截面剖面点应变随预紧力变化曲线，并与解析结果、试验结果进行对比。结果表明，解析计算结果偏于保守，非线性结果准确可靠，非线性有限元分析结果为大间隙集中传载结构强度分

2、析提供了一种行之有效的方法，可用于大间隙集中传栽结构设计。关键词：大间隙；集中传裁；弹塑性接触；试验验证中图分类号：V214．1文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)02．0026．04StrengthAnalysisMethodofLargeClearanceandCentralizedLoadTransmissionStructureZHENGMao—liang，FANRui—juan，LIJian，WEIHong(TheFirstAircrafiInstitute，AVIC，Xi7ctrl710089，China)Abstract：Alargeclearanceandce

3、ntralizedloadtransmissionstructureisdesignedasamodel，inwhichthefiniteelementarithmeticisapplied，suchasnonlinearstress—straincurve，elastic-plasticitycontatthe-ory．Threekeyfactorsareanalyzed，includingtheboltloaddistribution，stress．straindistributionandtherupturemode．Accordingtothestudyresult，thefuctio

4、noftheboltloaddistribution，theboltrupturemode，themiddlesectionbendingcurveandsectionpointaxisstrainalongboltpre-tighteningforcediver-sificationareputforward．Thencomparedwiththeanalyticalresultandtestingresult，thenonlinearresultsisexactandreliable，onthecontrary，analyticalresultisconservative．Thesenon

5、linearelementfindingssignifyingaeffectiveanalysismethodforthelargeclearanceandcentralizedloadtransmissionstructurewillbeusedtheairplanestructuredesign．Keywords：largeclearance；centralizedloadtransmission；elastic—plasticitycontact；testvalidation引言集中传载结构广泛应用于飞机各个部位，这些部位集中载荷的传递多采用接头耳片形式，耳片之间的结构间隙一般较小，结构

6、载荷传递路径清晰，工程应用成熟，强度计算方法已有一套成熟理论。随着现代飞机对增升装置的要求不断提高，集中传载接头及耳片的设计间隙大幅度提高(一般留有5—10mm运动间隙)以满足增升装置运动功能、安装工艺需求，典型的大间隙集中传载结构见图1。在集中载荷F作用下，由于大配合间隙的影响连接螺栓受弯曲载荷大幅增加，成为典型的弯曲应力、剪切应力复合作用下的三向应力状态。在复杂应力状态下，螺栓最大应力不一定出现于螺栓剪切面位置，破坏模式与以往小间隙集中传载结构不同，破坏形式更为复杂多样，破坏载荷分析利用基本的强度判据不再合图1大间隙集中传载结构示意图收稿日期：2015—12—15修订日期：2016—03—

7、02作者简介：郑茂亮(1982一)，男，山东济宁人，工程师，主要研究方向为飞机机尾翼强度设计。2016年3月郑茂亮等：大间隙集中传载结构强度分析方法研究·27·适，这些给强度分析技术带来新的挑战。王想生采用有限元方法对机翼机身对接接头进行了强度分析，得到了接头的应力分布以及屈服状况；马振云等u2通过有限元建模研究了机翼与主起落架连接接头结构对其传力路线的影响；薛彩军等呤。通过有限元方法和试验对民用