【正文】 指導(dǎo)教師： lls 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 本學(xué)位論文屬于 保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密囗 。 本次熱 應(yīng)力分析計(jì)算采用 軟件進(jìn)行處理。 temperature field。 無論是在飛行中或地面狀態(tài)，飛機(jī)都會(huì)與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換，從而使座艙內(nèi)環(huán)境溫度發(fā)生變化。 飛機(jī)機(jī)身骨架及蒙皮主要采用鋁合金，飛機(jī)的氣密性要求機(jī)身各個(gè)構(gòu)件之間緊密連接，在 機(jī)身 各 連接部位， 特別是鋁合金與復(fù)合材料連接處，由于材料熱膨脹系數(shù)不匹配以武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 2 及 溫度梯度會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，威脅到結(jié)構(gòu)安全和壽命 。 飛機(jī)在飛行過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)的應(yīng)力破壞是空難事故最主要的原因，一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，即使只是蒙皮脫落，飛機(jī)就很可 能 遭遇毀滅性的破壞，導(dǎo)致機(jī)毀人亡。 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 5 第 2 章 熱應(yīng)力分析基本原理 溫度場(chǎng)計(jì)算 計(jì)算節(jié)點(diǎn)單元列陣的一階線性常微分方程為： () 式中， 是熱容矩陣， 是熱傳導(dǎo)矩陣， 是溫度載荷列陣， 是與時(shí)間有關(guān)的節(jié)點(diǎn)溫度列陣， 。為了方便起見，下面用 T 代替 T? 。 環(huán)境條件總結(jié) 根據(jù)對(duì) 內(nèi)、外環(huán)境條件的考慮，可以對(duì)不同航程條件進(jìn)行不同階段劃分： 圖 航行階段劃分 如上圖為熱分析的航行階段劃分，具體的分階段條件考慮見下 表 。 圖 結(jié)構(gòu)模型上的溫度云圖 經(jīng)過多種方法的嘗試（第六章總結(jié)中有詳細(xì)說明）， 一直沒能解決問題， 由于時(shí)間限武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 12 制，只能暫時(shí)放棄結(jié)構(gòu)模型，對(duì)熱模型進(jìn)行修改，進(jìn)行結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力分 析。 1D 單元主要為 bar 單元。 圖 solid 單元 參數(shù)有 1. Material Name ：定義所使用的材料 Orientaion ：定義非各向同性材料在單元中的方向 。 s?213232221 )()()[(21 ??????? ??????s][?? ?s][?武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 18 階段一 1 地面停留 ? 內(nèi)、外部自然對(duì)流，太陽(yáng)直射（除 PM），太陽(yáng)反照（僅 SD），地面、天空輻射 ? 外翼盒燃油的傳熱 6:00~10:00 S12 部分 S31 部分 階段二 2 地面停留 ? APU 組件運(yùn)行，考慮其對(duì)周圍結(jié)構(gòu)和環(huán)境的輻射、換熱 10:00~11:15 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 19 S12 部分 S31 部分 階段三 3 地面停留 ? 空調(diào)系統(tǒng)開啟，客艙環(huán)境溫度固定，艙室間全局、局部通風(fēng)被考慮 ? ACP 溫度輸入控制，對(duì)中央翼下周圍結(jié)構(gòu)的輻射、換熱 11:15~12:00 S12 部分 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 20 S31 部分 階段四 4 爬升至海拔 500 英尺 ? 起落架運(yùn)行，機(jī) 輪及起落架系統(tǒng)的散熱，由熱通量輸入考慮 ? 艙內(nèi)局部通風(fēng)，溫度由恢復(fù)溫度確定考慮對(duì)流換熱 12:00~12:10 S12 部分 S31 部分 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 21 階段五 5 爬升至海拔 22500 英尺 起落架艙門關(guān)閉，溫度自由考慮 12:10~12:23 S12 部分 S31 部 分 階段六 6 爬升至海拔 39000 英尺 APU 組件開始關(guān)閉 12:23~12:33 S12 部分 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 22 S31 部分 階段七 7 巡航 正常巡航飛行，只在此階段考慮起落架艙的剩余泄漏通風(fēng) 12:33~19:02 S12 部分 S31 部分 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 23 階段八 8 下降至海拔 20xx 英尺 飛機(jī)進(jìn)入降落階段 19:02~19:28 S12 部分 S31 部分 階段九 9 下降至降落 起落架艙開啟，考慮起落架艙的溫度為恢復(fù)溫度 19:28~19:33 S12 部分 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 24 S31 部分 從第一個(gè)階段到第九個(gè)階段，隨著時(shí)間的變化，應(yīng)力值先逐漸變大，在第七階段達(dá)到最大值，隨后又逐漸減小，回到初始值。經(jīng)過反復(fù)修改之后，我深有體會(huì)，結(jié)構(gòu)模型的建立一定要有規(guī)劃地進(jìn)行，任何一個(gè)單元或節(jié)點(diǎn)的丟失都意味著繁重的查找、修補(bǔ)、試算再重新查找的反復(fù)工作。 此次熱應(yīng)力分析工 作，我收獲頗多，對(duì) 軟件有了一定深度的掌握，對(duì)研究工作有了深一步的了解與體會(huì)，同時(shí)也鍛煉了自己進(jìn)行研究工作的耐心。感謝你們的陪伴和支持！ 。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染了我。使用 軟件，正常的溫度場(chǎng)創(chuàng)建應(yīng)該是采用 FEM 的方式，節(jié)點(diǎn)一一映射，便可加載上溫度場(chǎng)的結(jié)果。 在中間板與外圍的殼交界處，應(yīng)力值達(dá)到了 260 Mpa。 表 表 表 AL 7075T6 屈服強(qiáng)度 板 = 372 MPa 厚度 102 mm = 400 MPa 厚度 mm = 421 MPa 厚度 = 441 MPa 厚度 mm = 462 MPa 厚度 mm = 469 MPa 厚度 mm = 462 MPa 厚度 mm 表 AL 2024T3 屈服強(qiáng)度 MPa 拉壓桿（ rod,bar） = 290 MPa 直徑 = mm = 305 MPa 直徑 m = 315 MPa 直徑 mm = 330 MPa 直徑 = mm 根據(jù)機(jī)身材料屈服強(qiáng)度可以判斷熱應(yīng)力作用下機(jī)身構(gòu)件是否失效。 圖 bar 圖 bar 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 15 單元參數(shù)依次為 name：定義截面形式 ； Name ：定義所使用的材料 ； Orientaion ：局部坐標(biāo)定義 ； ：截面面積 ； i,j ：定義截面慣性矩 ； Constant : 定義截面的抗扭剛度。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，整流罩為非主要受力結(jié)構(gòu)，對(duì)溫度應(yīng)力計(jì)算結(jié)果影響較小，而由于其構(gòu)成為復(fù)合材料，處理起來比較麻煩，在模型處理時(shí)將這一部分去掉。下圖 為結(jié)構(gòu)模型上加載的第一階段的溫度場(chǎng)。對(duì)于平面應(yīng)力問題，假定薄板厚度為 t，有