飞机替代材料抢修强度评估数值仿真研究.pdf

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1、第33卷第7期计算机仿真2016年7月文章编号：1006—9348(2016)07—0073—05飞机替代材料抢修强度评估数值仿真研究侯日立，周平(空军第一航空学院，河南信阳464000)摘要：在飞机抢修问题的研究中，准确评估采用替代材料修理后飞机结构强度，以确保修复后飞机的安全。但由于其受多个因素影响、问题比较复杂，目前尚没有可靠、适用的评估方法；采用数值仿真与实验验证相结合的方法，通过解耦，分别研究了替代材料的极限强度、弹性模量以及修理补片的宽度和厚度等参数对修复后飞机结构承载能力的影响规律；建立了替代材料修复后结构强度的计算模型；实验表明

2、，上述模型具有较高的精度，为飞机结构替代材料抢修方案的制定和修复后飞机的安全使用提供了有效的分析手段。关键词：飞机；结构；抢修；替代材料中图分类号：V267文献标识码：BNumericalSimulationonStrengthEvaluationofAircraftStructureRepairedbySubstituteMaterialHOuRi—li，ZHOUPing(TheFirstAeronauticInstituteofAirForce，XinyangHenan464000，China)ABSTRACT：Theaccurateeva

3、luationofthestrensthofaircraftstructurerepairedbysubstitutematerialistheprecon-dilionofsafeuseoftherepairedaircraft．But，asitisinfluencedbyalotofparameters，theassessmentisverydiffi—cult，andnorehableandapplicablemethodispresented．Usingthemethodofcombiningnumericalsimulationand

4、experiment，andbydecouphng，theinfluencerelationshipofparametersoftheultimatestrength，elasticmodulus，widthandthicknessofthesubstitutematerialpatchonthecarryingcapacityoftherepairedstructureareanalyzedre·spectively．Amodelforthestrengthevaluationoftheaircraftstructurerepairedbys

5、ubstitutematerialisproposed．Theexperimentshowsthatthemodelwithinthehishaccuracyprovidesaneffectiveanalysisforsubstitutematerialre—pairprogramdesignandthesafeuseoftherepairedaircraft．KEYWORDS：Aircraft；Structure；Repair；Substitutematerial1引言在飞机修理，尤其是应急抢修中，使用替代材料修理损伤的结构是一种很常见的方法

6、。这主要表现在两个方面：一是供应原因，比如，一战时期，因为现场缺乏飞机原结构材料，盟军就曾用法国农田里废弃的农机零件来抢修飞机，这一著名案例甚至被誉为飞机战伤抢修工作的开端⋯；另一方面是工艺原因，比如，采用复合材料修理损伤的金属结构，不仅容易满足强度要求，而且快速、方便忙J1。采用替代材料修理损伤的飞机结构，其最大技术难点是修理后结构的强度评估。因为，替代材料修理后的结构，其强度受补片材料的极限强度、弹性模量等材料参数以及宽度、厚度等几何参数等多个因素的影响、问题比较复杂，目前尚没有可靠、适用的评估模型，只有一些定性的分析方法和收稿13期：20

7、15—07—24修回日期：2015—10—11经验性的做法。在平时修理中，主要依据修理手册中按照“强度、刚度相当”原则提供的替代材料清单来选择材料；偶尔遇到替代材料清单中的材料也找不到的情况，则主要依靠经验方法做临时性修理。比如，在用结构钢替代铝合金进行临时性修理时，经验的做法是取结构钢板的厚度为原铝合金结构厚度的三分之一。应该说，这些做法在平时修理中是有效的，然而，在应急抢修(比如战伤抢修)环境下，由于修理材料(哪怕是替代材料清单中的材料)的短缺是难以避免的，使用一切可能找到的材料来抢修飞机结构是一种“常态化”的抢修方法。此时，仅仅依赖修理手

8、册中的替代材料清单和经验方法就难以应对了。本文采用数值仿真与实验验证相结合的方法，全面分析了各因素对替代材料修理后结构强度的影响规律，提出了一个快速评