飞机蒙皮铆接修理的有限元分析与试验研究.pdf

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1、第24卷第4期机电产品开笈与剀辫V01．24，No．4至鱼!!竺Z旦!!!坐!竺竺垒!!竺竺生!兰竺竺!!竺!苎!!竺!!坐璺竺垫竺生竺壁：!呈Q!!文章编号：100'2—6673(201I)04-085-02飞机蒙皮铆接修理的有限元分析与试验研究李艳，李小雷，曹俊彬(空军第一航空学院，河南信阳454000)摘要：通过两个算例应用ANSYS软件对飞机蒙皮铆接修理进行了有限元分析．得出了蒙皮结构在不同铆接修理方案下的承载能力，并与相应的试验数据进行了对比分析。验证了有限元分析结果的可靠性；同时，给出了蒙皮结构在不同铆接修理方案

2、下各铆钉所承受的钉载值。这为铆接修理方案的优化设计提供理论参考。关键词：蒙皮；铆接修理；有限元；试验中图分类号：11P391．7文献标识码：Adoi：10．39690．issn．1002—6673．2011．04．036FiniteElementAnalysisandExperimentalStudyonRivetRepairofAircraftSkinL／y∞，LIXiaa-Lei，CAOJl‘n—Bin(TheFirstAeronauticalInstituteofAirForce，XinyangHenan464000，

3、China)Abstract：Thepaperu$esthesoftwareANSYStoanalyzetherivetrepairofaircraftskinthro．ghithetwocasesandtoobtainthecarryiIlgcapacityoftheakcraffskinafterrivetrepair,whichiscomparedwiththecorrespondingexperimentresults．Timprovesthattheresultsofthefinitedememanalysisre

4、sult&rereliable．Atthe奠ln忙time．therivetloadsoftheaircra丘skinafterrivetrepairaregiven,whichoftenthetheoreticalrcfel"a'lCefortheoptimaldesignoftherivetrepairproject．Keywords：skin；rivetrepair；finiteelementanalysis(FEA)；experiment0引言由于铆接具有连接构件强度比较稳定可靠、质量检查和排故比较容易、对裂纹损伤有

5、一定的止裂作用等优点，所以它仍是飞机结构装配和损伤修理中所采用的主要手段之一脚。构件铆接修理后的强度是否满足要求．平时主要是通过试验来完成。试验得出的结果可靠性较高，但试验过程相对复杂。不仅耗费大量的时间和资金，效率不高。而且还不能得出各铆钉所承担的载荷值，因此本文将通过有限元法研究飞机蒙皮的铆接修理问题，并通过试验结果验证有限元分析结果的正确性。1有限元分析1．1算例一有限元模型：在本算例中。铆接修理结构件的几何尺寸如图1所示，板件材料为2A12，尺寸为(120x300x2)咖，板的中心有一直径为60ram的圆孔：补片材料

6、也是收稿日期：2011-05_12作者简介：李艳(1976-)，女，山西潞城人，讲师，硕士研究生。研究方向：飞机机体修理及飞机结构强度研究。已发表论文十四篇。2A12，尺寸为(80x160x2)mm；铆钉材料为2A10。单个铆钉抗剪强度为3140N。铆钉直径为4mm：圆孔的两端各3排铆钉，每排6个铆钉，钉距20mm，排距16mm，边距10mm。按照图1所示的尺寸建立铆接修理试件的有限元模型，计算模型中铆钉用梁单元模拟，补片和蒙皮采用壳单元。蒙皮和铆钉材料力学性能参数见表1日。图2中的编号L13一L49是各铆钉在有限元模型中的

7、编号。有限元模型的一端施加uy约束，另一端施加外载荷。计算结果：评定铆接修理方案是否满足强度要求。需要考虑基本板和补片的拉伸强度、铆钉的剪切强度、铆钉对基本板和补片的挤压强度、基本板和补片的边距图1铆接修理试件的几何尺寸图圈2算例一的铆钉分布圈Fig．1Geometrysize出a鲫mofHg．2Rivetdistributionarivetrepairsampleofcase1·制造业信息化·表1蒙皮和铆钉材料的力学性能参数Tab．1Parametersofmechanicspropertyforskinandrivet弹

8、性模量剪切模量屈服强度拉伸强度材料泊松比(GPa)(Cea)(MPa)f^dPa)2A1273260．333364572AlO6927O．31290390剪切强度等情况四，从中选取剩余强度最小的一个来确定修理后蒙皮结构的承载能力。经比较后铆钉的剪切强度值最小，所以修理后蒙皮结构的承载能力大