基于MSC.PATRAN/NASTRAN的飞机复合材料天线罩的建模及静强度分析

柴洪亮?朱海兵?郭宇?董凤武

摘 要 介绍复合材料天线罩的结构和校核方法及建模过程，以飞机某天线罩为例进行分析，通过对试验数据的分析，表明有限元建模计算与试验数据基本一致，说明该天线罩的设计满足强度要求。

关键词 有限元模型；天线罩；优化；强度；刚度

前言

当前，复合材料是一种十分重要的材料，其具较强的可设计性、较高的比模量和比强度，以及优越的力学性能，在功能结构一体化中实现中较为方便，在飞机结构中更是得到较好的应用，本文采用Catia模块及MSC.PATRAN/NASTRAN软件对飞机典型复合材料天线罩结构进行有限元建模及计算分析，从而使其在飞机更加充分、合理的使用。

1 复合材料的结构及承载特点

飞机上的复合材料多采用蜂窝夹层结构，即内外两侧面是面板，中间夹层为蜂窝，如图1所示。面板由SW280A/3218从内向外按一定的角度编织而成。

在计算夹层结构的弯曲和总体稳定性时，一般采用以下假设：

（1）蜂窝在平行面板方向的刚度为零，即：

（2）蜂窝横向不可压缩，即

（3）面板很薄（t1≤h，t2≤h），因而面板自身弯曲刚度可以忽略；

（4）薄板和薄壳，即夹层结构的总厚度远比板的长宽或壳的半径小；

（5）采用线性理论。

有限元分析时，一般采用将整个夹层结构看成特殊的复合材料压层板，将蜂窝看成特殊的复合材料单向成。

2 罩体的有限元建模及计算分析

具体包括，坐标系的选取；结构的离散化；元素的选择；约束条件的选取；载荷的分配；应变矩阵的计算；刚度矩阵的建立；……