摘要：目前飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化發(fā)展階段，為了滿足某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的工藝要求及安全性，針對某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。采用有限元仿真分析軟件Abaqus分析兩側(cè)鋼板的彈塑性屈曲性能，對垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)的屈曲變形狀態(tài)全面地進(jìn)行模擬。通過三維數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型和有限元分析模型，根據(jù)對接平臺的實(shí)際使用環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，開展對垂尾平尾對接平臺工裝工作臺、托架等的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；垂尾平尾；對接平臺；板梁結(jié)構(gòu)；彈塑性屈曲；Abaqus

中圖分類號：V225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0016-02

隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式的改變和性能的不斷提高，飛機(jī)設(shè)計(jì)的過程愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)和力學(xué)模型的分析方式可能與實(shí)際情況存在較大誤差。因此Abaqus分析技術(shù)現(xiàn)已成為航空領(lǐng)域不可或缺的數(shù)值計(jì)算工具。該對接平臺由本部門設(shè)計(jì)，并由本公司生產(chǎn)制造。垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)是保證整個(gè)平臺安全性的重要組成部分。因此開展對垂尾平尾對接平臺類工裝的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，討論板梁寬厚比、跨高比等參數(shù)對鋼板平臺板梁屈曲性能的影響，對垂尾平尾平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲和極限強(qiáng)度分析勢在必行。

1 緒論

1.1 現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)的工作應(yīng)力水平和材料性質(zhì)決定了結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)大致可分為彈性屈曲、塑性屈曲和彈塑性屈曲。結(jié)構(gòu)屈曲前后出現(xiàn)輕微變形，稱之為彈性屈曲；結(jié)構(gòu)在塑性應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生屈曲時(shí)，稱之為塑性屈曲；彈塑性屈曲，是介于彈性屈曲和塑性屈曲之間的一種屈曲形式，在屈曲前結(jié)構(gòu)處于彈性屈曲狀態(tài)，而屈曲時(shí)由于擾動(dòng)變形使一部分材料進(jìn)入塑性屈曲，屈曲發(fā)生后材料回到彈塑性應(yīng)力狀態(tài)。在上述三種現(xiàn)象中，材料性質(zhì)出現(xiàn)本質(zhì)區(qū)別，因此整個(gè)屈曲過程也體現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)。

1.2 板梁結(jié)構(gòu)的失效模式

對接平臺中的板梁結(jié)構(gòu)通常受到軸向拉、壓應(yīng)力等主要荷載分量的組合荷載作用。通常，在軸向壓應(yīng)力作用下的加筋板可能受到的破壞模式分為以下六種類型：第一種：結(jié)構(gòu)發(fā)生整體彎曲屈曲，如圖2a；第二種：在板和梁的交界處，材料達(dá)到屈服強(qiáng)度極限，如圖2b；第三種：粱-柱屈曲，如圖2c；第四種：加強(qiáng)筋的腹板的局部屈曲，如圖2d；第五種：梁的側(cè)傾，如圖2e；第六種：完全屈服。

2 板梁結(jié)構(gòu)屈曲分析

本次采用Abaqus有限元分析軟件對類型中提供的特征值進(jìn)行屈曲分析進(jìn)而求解鋼板深梁的臨界荷載。

2.1 應(yīng)力在實(shí)際應(yīng)用中的分布

假設(shè)相鄰的兩個(gè)加強(qiáng)筋的距離為b，板上有n根等間距的加強(qiáng)筋在X方向上，加強(qiáng)筋的慣性矩和截面積分別為I、A。

當(dāng)組合外載荷的四周邊界的剪切應(yīng)力τxy均布壓應(yīng)力σx和σy作用在加筋板上時(shí)，隨著載荷的不斷增加，尺寸不同的加筋板在不同應(yīng)力的狀態(tài)下，屈曲的模式也是不同的。

2.2 加筋板的屈曲強(qiáng)度和極限強(qiáng)度

4 結(jié)語

本文中利用有限元分析軟件Abaqus對垂尾平尾對接平臺的彈塑性屈曲性能進(jìn)行了分析，討論了深梁跨高比α、厚度t對鋼板深梁屈曲性能的影響。

研究結(jié)果表明：鋼板深梁的穩(wěn)定承載力隨著厚度t的增加，3、4階屈曲荷載的增長呈上凸?fàn)睿?、2階屈曲荷載的增長呈下凸?fàn)睢１“迳盍号c厚板深梁的受力性質(zhì)不同，薄板深梁會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的面外變形，因此要提高薄板的承載力，還應(yīng)適當(dāng)布置中部加勁肋，如十字形加

勁肋。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋煥成，趙時(shí)熙.聚合物基復(fù)合材料[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986.

[2] 于順海，唐羽章.混雜復(fù)合材料[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，1987.

[3] 毛鎮(zhèn)夷，張必恕.型架安裝工藝[M].北京：國防工業(yè)出版社，1977.

[4] 王鐸.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1961.

[5] 鄭宏，楊飛穎，張維剛.鋼板深梁屈曲分析[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，24（3）.

作者簡介：崔琳琳（1984-），女，遼寧瓦房店人，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司工程師，研究方向：飛機(jī)工裝強(qiáng)度分析。

摘要：目前飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化發(fā)展階段，為了滿足某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的工藝要求及安全性，針對某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。采用有限元仿真分析軟件Abaqus分析兩側(cè)鋼板的彈塑性屈曲性能，對垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)的屈曲變形狀態(tài)全面地進(jìn)行模擬。通過三維數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型和有限元分析模型，根據(jù)對接平臺的實(shí)際使用環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，開展對垂尾平尾對接平臺工裝工作臺、托架等的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；垂尾平尾；對接平臺；板梁結(jié)構(gòu)；彈塑性屈曲；Abaqus

中圖分類號：V225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0016-02

隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式的改變和性能的不斷提高，飛機(jī)設(shè)計(jì)的過程愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)和力學(xué)模型的分析方式可能與實(shí)際情況存在較大誤差。因此Abaqus分析技術(shù)現(xiàn)已成為航空領(lǐng)域不可或缺的數(shù)值計(jì)算工具。該對接平臺由本部門設(shè)計(jì)，并由本公司生產(chǎn)制造。垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)是保證整個(gè)平臺安全性的重要組成部分。因此開展對垂尾平尾對接平臺類工裝的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，討論板梁寬厚比、跨高比等參數(shù)對鋼板平臺板梁屈曲性能的影響，對垂尾平尾平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲和極限強(qiáng)度分析勢在必行。

1 緒論

1.1 現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)的工作應(yīng)力水平和材料性質(zhì)決定了結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)大致可分為彈性屈曲、塑性屈曲和彈塑性屈曲。結(jié)構(gòu)屈曲前后出現(xiàn)輕微變形，稱之為彈性屈曲；結(jié)構(gòu)在塑性應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生屈曲時(shí)，稱之為塑性屈曲；彈塑性屈曲，是介于彈性屈曲和塑性屈曲之間的一種屈曲形式，在屈曲前結(jié)構(gòu)處于彈性屈曲狀態(tài)，而屈曲時(shí)由于擾動(dòng)變形使一部分材料進(jìn)入塑性屈曲，屈曲發(fā)生后材料回到彈塑性應(yīng)力狀態(tài)。在上述三種現(xiàn)象中，材料性質(zhì)出現(xiàn)本質(zhì)區(qū)別，因此整個(gè)屈曲過程也體現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)。

1.2 板梁結(jié)構(gòu)的失效模式

對接平臺中的板梁結(jié)構(gòu)通常受到軸向拉、壓應(yīng)力等主要荷載分量的組合荷載作用。通常，在軸向壓應(yīng)力作用下的加筋板可能受到的破壞模式分為以下六種類型：第一種：結(jié)構(gòu)發(fā)生整體彎曲屈曲，如圖2a；第二種：在板和梁的交界處，材料達(dá)到屈服強(qiáng)度極限，如圖2b；第三種：粱-柱屈曲，如圖2c；第四種：加強(qiáng)筋的腹板的局部屈曲，如圖2d；第五種：梁的側(cè)傾，如圖2e；第六種：完全屈服。

2 板梁結(jié)構(gòu)屈曲分析

本次采用Abaqus有限元分析軟件對類型中提供的特征值進(jìn)行屈曲分析進(jìn)而求解鋼板深梁的臨界荷載。

2.1 應(yīng)力在實(shí)際應(yīng)用中的分布

假設(shè)相鄰的兩個(gè)加強(qiáng)筋的距離為b，板上有n根等間距的加強(qiáng)筋在X方向上，加強(qiáng)筋的慣性矩和截面積分別為I、A。

當(dāng)組合外載荷的四周邊界的剪切應(yīng)力τxy均布壓應(yīng)力σx和σy作用在加筋板上時(shí)，隨著載荷的不斷增加，尺寸不同的加筋板在不同應(yīng)力的狀態(tài)下，屈曲的模式也是不同的。

2.2 加筋板的屈曲強(qiáng)度和極限強(qiáng)度

4 結(jié)語

本文中利用有限元分析軟件Abaqus對垂尾平尾對接平臺的彈塑性屈曲性能進(jìn)行了分析，討論了深梁跨高比α、厚度t對鋼板深梁屈曲性能的影響。

研究結(jié)果表明：鋼板深梁的穩(wěn)定承載力隨著厚度t的增加，3、4階屈曲荷載的增長呈上凸?fàn)睿?、2階屈曲荷載的增長呈下凸?fàn)睢１“迳盍号c厚板深梁的受力性質(zhì)不同，薄板深梁會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的面外變形，因此要提高薄板的承載力，還應(yīng)適當(dāng)布置中部加勁肋，如十字形加

勁肋。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋煥成，趙時(shí)熙.聚合物基復(fù)合材料[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986.

[2] 于順海，唐羽章.混雜復(fù)合材料[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，1987.

[3] 毛鎮(zhèn)夷，張必恕.型架安裝工藝[M].北京：國防工業(yè)出版社，1977.

[4] 王鐸.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1961.

[5] 鄭宏，楊飛穎，張維剛.鋼板深梁屈曲分析[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，24（3）.

作者簡介：崔琳琳（1984-），女，遼寧瓦房店人，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司工程師，研究方向：飛機(jī)工裝強(qiáng)度分析。

摘要：目前飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化發(fā)展階段，為了滿足某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的工藝要求及安全性，針對某型飛機(jī)垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。采用有限元仿真分析軟件Abaqus分析兩側(cè)鋼板的彈塑性屈曲性能，對垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)的屈曲變形狀態(tài)全面地進(jìn)行模擬。通過三維數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型和有限元分析模型，根據(jù)對接平臺的實(shí)際使用環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，開展對垂尾平尾對接平臺工裝工作臺、托架等的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；垂尾平尾；對接平臺；板梁結(jié)構(gòu)；彈塑性屈曲；Abaqus

中圖分類號：V225 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0016-02

隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式的改變和性能的不斷提高，飛機(jī)設(shè)計(jì)的過程愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)和力學(xué)模型的分析方式可能與實(shí)際情況存在較大誤差。因此Abaqus分析技術(shù)現(xiàn)已成為航空領(lǐng)域不可或缺的數(shù)值計(jì)算工具。該對接平臺由本部門設(shè)計(jì)，并由本公司生產(chǎn)制造。垂尾平尾對接平臺的板梁結(jié)構(gòu)是保證整個(gè)平臺安全性的重要組成部分。因此開展對垂尾平尾對接平臺類工裝的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，討論板梁寬厚比、跨高比等參數(shù)對鋼板平臺板梁屈曲性能的影響，對垂尾平尾平臺的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲和極限強(qiáng)度分析勢在必行。

1 緒論

1.1 現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)屈曲時(shí)的工作應(yīng)力水平和材料性質(zhì)決定了結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的屈曲狀態(tài)大致可分為彈性屈曲、塑性屈曲和彈塑性屈曲。結(jié)構(gòu)屈曲前后出現(xiàn)輕微變形，稱之為彈性屈曲；結(jié)構(gòu)在塑性應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生屈曲時(shí)，稱之為塑性屈曲；彈塑性屈曲，是介于彈性屈曲和塑性屈曲之間的一種屈曲形式，在屈曲前結(jié)構(gòu)處于彈性屈曲狀態(tài)，而屈曲時(shí)由于擾動(dòng)變形使一部分材料進(jìn)入塑性屈曲，屈曲發(fā)生后材料回到彈塑性應(yīng)力狀態(tài)。在上述三種現(xiàn)象中，材料性質(zhì)出現(xiàn)本質(zhì)區(qū)別，因此整個(gè)屈曲過程也體現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)。

1.2 板梁結(jié)構(gòu)的失效模式

對接平臺中的板梁結(jié)構(gòu)通常受到軸向拉、壓應(yīng)力等主要荷載分量的組合荷載作用。通常，在軸向壓應(yīng)力作用下的加筋板可能受到的破壞模式分為以下六種類型：第一種：結(jié)構(gòu)發(fā)生整體彎曲屈曲，如圖2a；第二種：在板和梁的交界處，材料達(dá)到屈服強(qiáng)度極限，如圖2b；第三種：粱-柱屈曲，如圖2c；第四種：加強(qiáng)筋的腹板的局部屈曲，如圖2d；第五種：梁的側(cè)傾，如圖2e；第六種：完全屈服。

2 板梁結(jié)構(gòu)屈曲分析

本次采用Abaqus有限元分析軟件對類型中提供的特征值進(jìn)行屈曲分析進(jìn)而求解鋼板深梁的臨界荷載。

2.1 應(yīng)力在實(shí)際應(yīng)用中的分布

假設(shè)相鄰的兩個(gè)加強(qiáng)筋的距離為b，板上有n根等間距的加強(qiáng)筋在X方向上，加強(qiáng)筋的慣性矩和截面積分別為I、A。

當(dāng)組合外載荷的四周邊界的剪切應(yīng)力τxy均布壓應(yīng)力σx和σy作用在加筋板上時(shí)，隨著載荷的不斷增加，尺寸不同的加筋板在不同應(yīng)力的狀態(tài)下，屈曲的模式也是不同的。

2.2 加筋板的屈曲強(qiáng)度和極限強(qiáng)度

4 結(jié)語

本文中利用有限元分析軟件Abaqus對垂尾平尾對接平臺的彈塑性屈曲性能進(jìn)行了分析，討論了深梁跨高比α、厚度t對鋼板深梁屈曲性能的影響。

研究結(jié)果表明：鋼板深梁的穩(wěn)定承載力隨著厚度t的增加，3、4階屈曲荷載的增長呈上凸?fàn)睿?、2階屈曲荷載的增長呈下凸?fàn)?。薄板深梁與厚板深梁的受力性質(zhì)不同，薄板深梁會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的面外變形，因此要提高薄板的承載力，還應(yīng)適當(dāng)布置中部加勁肋，如十字形加

勁肋。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋煥成，趙時(shí)熙.聚合物基復(fù)合材料[M].北京：國防工業(yè)出版社，1986.

[2] 于順海，唐羽章.混雜復(fù)合材料[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，1987.

[3] 毛鎮(zhèn)夷，張必恕.型架安裝工藝[M].北京：國防工業(yè)出版社，1977.

[4] 王鐸.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1961.

[5] 鄭宏，楊飛穎，張維剛.鋼板深梁屈曲分析[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，24（3）.

作者簡介：崔琳琳（1984-），女，遼寧瓦房店人，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司工程師，研究方向：飛機(jī)工裝強(qiáng)度分析。