金属加筋壁板蒙皮有效宽度分析方法

宋子玲

(上海飞机设计研究院，上海 201210)

0 引言

航空器上的主要结构单元，如机身、机翼，是由蒙皮加筋结构组合(筋条可以是通过紧固件与蒙皮相连，也可以是整体机加形成)而成，这种蒙皮加筋结构通常被称作壁板结构，典型的由“Z”型筋条与蒙皮组合的壁板结构如图1所示。

目前，国内外对加筋壁板结构做了一系列的探索和研究，主要集中在有限元数值分析方法和工程理论计算结合试验进行对比研究。

樊建超[1]提出了以体积等效来确定有蒙皮宽度的方法，介绍了自然网格建模时蒙皮有效宽度的含义及作用，列举了一、二、三级凸台蒙皮有效宽度的计算公式。雷一鸣[2]研究了机身壁板压缩稳定性与蒙皮的有效宽度。认为承压压缩载荷的壁板结构蒙皮有效宽度均超过30倍蒙皮厚度，在工程分析中取30t(t为蒙皮厚度)是保守的；其次，加筋壁板结构的压缩承载能力主要由筋条的压损许用应力确定，对蒙皮厚度不明感。张国凡等[3]基于有限元与工程法相结合，利用蒙皮有效宽度刚度缩减的方法，采用线性迭代求解壁板结构的后屈曲问题，并表明采用该方法分析得到的破坏载荷与试验结果更为接近。吴存利等[4]对薄皮铆接Z型机身加筋壁板进行了研究，使蒙皮有效宽度计算误差相较于试验值控制在10%以内。雷一鸣[5]对大型客机铝锂合金机身壁板压缩稳定性进行了试验研究，验证了传统工程方法对铝锂合金壁板结构的偏差程度和适用性。……