(+)蒙皮的鋪層與翼盒結(jié)構(gòu)形式關(guān)系對多墻翼盒結(jié)構(gòu)建議蒙皮鋪層采用: "層占 )"* , -"*,& ’(層占 "* , %"*, ."層占 )"*的鋪層,即鋪層比()" / %" / )")層合板。對梁式翼盒結(jié)構(gòu)建議蒙皮鋪層采用: "層占 -"* , ’"*,& ’(占 ("* , "*, ."層占 )"*的鋪層,即鋪層比(’" / (" / )")層合板。(-)加筋條鋪層建議加筋條凸緣頂板的鋪層,建議采用的鋪層比例: "層占 "*,& ’(層占 -"*,."占 )"*即鋪層比(" / -" / )")。加筋條腹板一般僅采用 & ’(鋪層。為滿足加筋板穩(wěn)定性設(shè)計(jì)需要,可適當(dāng)增加
"鋪層。(’)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)參照加筋板細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)進(jìn)行。(()總體穩(wěn)定性,按手冊有關(guān)公式校核。()進(jìn)行承載能力、穩(wěn)定性、沖擊損傷容限試驗(yàn)驗(yàn)證。
•’+-•
第三篇;復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
五、加筋板固化變形控制
復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)通常采用對稱鋪層,其目的在于消除耦合效應(yīng)和減小固化翹曲變形。加筋板為了滿足使用要求,必須設(shè)計(jì)成單側(cè)加筋,從而導(dǎo)致加筋板結(jié)構(gòu)幾何不對稱。對復(fù)合材料而言,層合板鋪層不對稱和加筋板結(jié)構(gòu)幾何不對稱都可以引起固化翹曲變形,強(qiáng)迫裝配必然引起裝配應(yīng)力、密封不好等問題,影響裝配質(zhì)量,甚至造成制件報(bào)廢。因此,加筋板固化變形控制是加筋板設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
復(fù)合材料層合板鋪層非對稱和加筋板結(jié)構(gòu)幾何不對稱引起的固化變形控制問題實(shí)際上是一個(gè)工藝力學(xué)問題。固化變形是由于單層熱膨脹系數(shù)的方向性 以及
《 "不同方向鋪層之間的變形制約造成的。在固化溫度(環(huán)氧樹脂體系 % &"’ & ((’、雙馬樹脂體系 )’ & "’ & "*’)下,復(fù)合材料制件貼模固化成形,而固化后,逐步降溫到達(dá)室溫脫模。這樣 & "’的溫度差造成復(fù)合材料制件產(chǎn)生熱應(yīng)力和固化變形。
由分析得知,層合復(fù)合材料控制固化變形的技術(shù)途徑有 *條:"層合板采用對稱鋪層;加筋板面板設(shè)計(jì)成非對稱鋪層并使其與加筋條固化變形相反,兩者互相抵消;模具修形,呈現(xiàn)反固化變形狀態(tài),則室溫狀態(tài)可得到設(shè)計(jì)外形。
固化變形控制分析從力學(xué)上講是層合復(fù)合材料制件的熱彈性變形分析。
()加筋板面板與加筋條熱彈性方程
面板為層合板,根據(jù)經(jīng)典層合板理論可得熱彈性方程為
+,-0’1 %-
/ [ (( ]
{., } ’{}
-12 &-
式中:+,———面板熱內(nèi)力;
-
.,—
—面板熱內(nèi)力矩;
-%-———中面熱應(yīng)變; &-———中面熱曲率; 0,1,2—
—層合板面內(nèi)拉伸剛度矩陣、耦合剛度矩陣和彎扭剛度矩陣。加筋條熱彈性方程只考慮沿加筋方向( 3向)方程。采用經(jīng)典層合板理論給出:
+4-5
/ . 67 9:
{} {}
.4-8-
式中:; +4———加筋條熱內(nèi)力;
-
.4-—
—加筋條熱內(nèi)力矩;
7—
—等效熱內(nèi)力;7 / <=>(?@A@);
<=> —
—加筋條材料剛度系數(shù);
@———熱應(yīng)力為零對應(yīng)的溫度(一般取固化最高溫度);
•B"B•
" ———室溫;
加筋條長度;
%& 加筋條熱內(nèi)力合力到面板中面的距離。
(’)加筋板固化變形控制分析
加筋固化熱變形控制分析考慮到實(shí)際復(fù)合材料加筋板面板厚度、加筋條幾何形狀和尺寸的變化,只能采用有限數(shù)值法,將面板模型化為一般層合板元,加筋條模型化為梁元。
(()形加筋板固化變形控制分析算例
已知:
設(shè)計(jì)確定加筋條由芯子、子包貼層、主包貼層構(gòu)成,其鋪層方式:
芯子 ")層 ’*層;
子包貼層 ’*層、鋪層順序?yàn)椋?*+,"’ , —*+,"’ ,-","’ , —*+,"’ ,*+,"’ ,-","’ ,*+, "’ , —*+ , "’];
主包貼層 .層為 / *+)鋪層;
力口筋條鋪層,總計(jì)有 ’*0’*1’0. 1’23*層。
設(shè)計(jì)確定面板鋪層總計(jì) ("層,鋪層比為 ")層占 ’"4,/ *+)層占 ..5 64,-")層占 7(5 (4。
試按固化變形控制要求設(shè)計(jì)面板鋪層順序。
面板初步設(shè)計(jì)為對稱鋪層:[—*+,*+’ , —*+ , *+ , —*+ , -" , —*+ , *+ , " , -" , " , —*+ ,
*+
, "]8。
經(jīng)加筋板固化變形控制分析修改后的面板鋪層為非對稱鋪層:[—*+ , *+ , ":, *+ , —*+ , *+ , —*+ , -" , —*+ , *+ , " , -" , " , —*+ , *+ , " , *+ , —*+ , " , -" , *+ , —*+ , -" , —*+ ,
*+
, —*+ , *+ , —*+ ,一 *+]。
第三節(jié)9層合件開口設(shè)計(jì)
中國航空網(wǎng) www.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址:飛機(jī)檢測與維修實(shí)用手冊 2(25)