毕业答辩

某型飞机碳纤维复合材料的力学性能分析（翼身整流罩部分）答辩人：张其坤机械与运载工程学院指导老师：侯鹏飞1234选题的背景与意义论文综述研究方法及过程论文总结目录选题的背景与意义碳纤维复合材料（CFRP)由于具有质量轻、强度高等一系列优良性能，目前已广泛应用于飞机制造行业中。本课题主要研究某型飞机的碳纤维复合材料的力学性能，将飞机的翼身整流罩按比例建成模型，然后对其进行铺层，在保证其强度及稳定性的要求的前提下，尽可能的使用更少的材料使其总质量尽可能轻。这样才能既保证其能够正常使用，又能节省材料。选题的背景与意义左图为美国F-22军用飞机；其复合材料使用量约为总体的35%左右，其中大部分是CFRP。起到了明显的减重作用，大大提高的抗疲劳、耐腐蚀等性能。右图是空中客车A-380，其方向舵、副翼、整流罩等部件均由CFRP制造，由于CFRP的明显减重以及在使用中不会因疲劳或腐蚀受损。从而大大减少了油耗和排放。论文综述Part1课题背景及发展前景Part2研究方法与软件介绍Part3计算与优化Part4总结与致谢研究方法及过程本课题采用Patran和Nastran有限元软件建模分析，主要计算了翼身整流罩材料失效、稳定性，以及翼身整流罩的位移。计算稳定性时使用限制载荷，计算应变时使用极限载荷（限制载荷）。若计算结果不符合要求，则需进行优化并再次计算，直至结果符合强度及稳定性要求。5.1研究方法及过程强度准则：压缩应变≥－3000με“－”表示压缩拉伸应变≤4500με剪切应变≤6000με计算稳定性使用NASTRAN求解器。要求翼身整流罩所有结构在限制载荷内均不发生失稳，即结构失稳安全裕度大于0。MS——安全裕度；fi——NASTRAN计算出的失稳载荷因子；Bv——B基值折减系数，暂时定为1。1BvfiMS研究方法及过程初始模型：研究方法及过程划分网格：将模型导入HYPERMESH，把模型分成几个部分然后划分网格，采用SHELL单元模拟翼身整流罩，尽量使用CQUAD4单元。单元尺寸为25mm。研究方法及过程导入模型，铺层，施加边界条件和载荷，然后计算。研究方法及过程工况1第1次稳定性计算模型失稳部分：优化方法：将模型失稳部分加厚，通过改变其材料属性来增强模型的稳定性。研究方法及过程工况1第1次强度计算最大拉应变:最大值：54504500最大值：52104500研究方法及过程最大压应变：最小值-6250-3000最小值-3140-3000研究方法及过程同理，将失稳部分加厚，使其满足强度要求，随后再次计算并优化，最终完成工况1的优化。最大切应变：最大值58506000研究方法及过程工况2第1次稳定性计算符合稳定性要求研究方法及过程工况2第1次强度计算最大拉应变最大值40804500最大切应变最大值29806000研究方法及过程最大压应变最小值-3960-3000，此次只有最大压应变失稳，将失稳部分加厚，然后不断重复此过程，最终完成工况2的优化研究方法及过程工况3第1次计算结果：稳定性符合要求拉应变最大值15404500压应变最小值-1120-3000切应变最大值12506000结果全部符合强度及稳定性要求，至此所有优化已全部完成。研究方法及过程优化结果：研究方法及过程最大拉应变最大压应变最大切应变工况12510-19501600工况23580-27802320工况31540-112012503种工况下模型最大应变：在限制载荷下，3种载荷工况的第一阶屈曲特征值分别为：工况1：；工况2：；工况3：。7897.1f0694.1f3049.1f研究方法及过程翼身整流罩最大拉伸主应变安全裕度为：工况1：工况2：工况3：79.0125104500MS26.0135804500MS92.1115404500MS翼身整流罩最大压缩主应变安全裕度为：工况1：工况2：工况3：54.0119503000MS08.0127803000MS68.1111203000MS研究方法及过程翼身整流罩最大剪切主应变安全裕度为：工况1：工况2：工况3：75.2116006000MS59.1123206000MS80.3112506000MS翼身整流罩稳定性安全裕度为：工况1：工况2：工况3：7897.017897.1MS0694.010694.1MS3049.013049.1MS研究方法及过程最大拉应变最大压应变最大切应变稳定性工况10.790.542.750.7897工况20.260.081.590.0694工况31.921.683.080.3049翼身整流罩极限载荷下静强度和稳定性安全裕度如下：结论：从上表可以得出，所有静强度校核和稳定性校核的安全裕度均大于0，翼身整流罩结构方案满足静强度要求和稳定性要求。论文总结通过本次毕业设计及论文的完成，我了解了碳纤维复合材料的发展前景及其材料特性。在近年，碳纤维复合材料已经大规模的应用在航空航天行业之中，我所研究的这个课题正是碳纤维在飞机制造上的可行性，就结果而言，本文运用PATRAN和NASTRAN有限元软件证明了这一可行性。在进行毕业设计的这个学期之中，我学会了查找和阅读相关文献资料的方法，学习了有限元软件PATRAN和NASTRAN的操作，掌握了碳纤维模型的屈曲分析及应力应变分析。同时，我的英文水平得到了一定提高，对专业英语进行了一些有针对性的学习。机械与运载工程学院答辩人：张其坤感谢各位老师的批评指正Thankyou