飞机机翼力学分析报告 - 图文

飞机机翼力学分析报告

飞行器制造 083614 孙诚骁

一 概述

机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行；同时也起一定的稳定和操纵作用。是飞机必不可少的部件，在机翼上一般安装有飞机的主操作舵面：副翼，还有辅助操纵机构襟翼、缝翼等。另外，机翼上还可安装发动机、起落架等飞机设备，机翼的主要内部空间经密封后，作为存储燃油的油箱之用。

1. 受力形式

机翼主要受两种类型的外载荷：

一种是以空气动力载荷为主，包括机翼结构质量力的分布载荷；

另一种是由各连接点传来的集中载荷。这些外载荷在机身与机翼的连接处，由机身提供的支反力取得平衡。 2. 主要单元

纵向元件有翼梁、长桁、墙(腹板)

横向元件有翼肋(普通翼肋和加强翼肋) 以及包在纵、横元件组成的骨架外面的蒙皮

二 建立实体模型

机翼型号：NACA 2414；矩形翼共5根肋，间距100mm，弦长550mm，梯形翼共12根肋（包括与矩形翼重复的翼肋），间距100mm，翼梢弦长318mm，前缘直径8mm，厚度1mm 通过向patran软件导入翼型初始模型，运用patran的3d建模功能，对初始模型添加后墙，前缘和主梁，最后得到3d机翼模型

三 有限元划分

对已经建立好的机翼模型进行网格划分，后墙及翼肋后半部分采用粗粒度三角单元网格，value值采用15 。翼肋前半部分、前缘采用细粒度三角单元网格，value值采用10。主梁采用实体网格，采用自动生成的value。划分成功后删除重复节点就得到了分析模型。

四 加载

网格划分完成之后对其进行加载：支撑条件为翼根固结，受力形式为翼肋和梁交线中点处受到Z轴方向升力。

机翼上气动载荷分布表（表中编号X的意义为翼根处翼肋的右边第X根翼肋） 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

载荷(N) 55.49 55.62 55.27 54.58 53.57 48.25 46.56 44.63 42.5 40.1 37.39 34.25 30.44 五 材料性能及属性

机翼结构材料的选择 名称 翼肋 前缘 后墙 梁 梁上下腹板 单元类型

单元类型编号 1 2 材料属性表 编号 1 2 3 4 名称 桐木 碳片 层板 建筑泡沫 弹性模量（GPa） 4.3 230 7.5 120 泊松比 0.3 0.3 0.3 0.3 密度 (Kg/m3) 283 1750 570 抗拉强度(MPa) 33.6 1050 85 抗压强度(MPa) 19.3 550 30 材料 桐木 碳 桐木 建筑泡沫 碳片 单元类型 壳单元（shell） 体单元（solid） 厚度（mm） 3 1 5 0.6 零部件 前缘、翼肋、梁腹板、后墙 翼梁 六 分析结果 运用配套的nastran软件对机翼进行计算，主要计算量有总体应力，主梁应变，翼肋的面应力

（机翼应变图）

（主梁应力）

（翼肋应力）

经计算后发现机翼主梁根部受力最大，打到51.3MPa，翼肋也是根部受力最大，打到5.17MPa，总体变形的最大量在翼梢处，为2.66mm。由给出的建筑泡沫许用应力，本例主梁附加碳片后最大应力在许用应力范围及之内。翼肋的最大应力也在对应的许用应力范围之内。

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