機身結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：89廿xue 創(chuàng)建時間：2019-01-21
機身結(jié)構(gòu)的實例教程
塞斯納172機身結(jié)構(gòu).pdf
塞斯納172機身結(jié)構(gòu).pdf
M16直升機機身和起落架結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析
2.2機身結(jié)構(gòu)組成形式及受力承力分析：
桁梁式機身，中段機身結(jié)構(gòu)主要由長桁、蒙皮、隔框、地板組成，長桁穿過隔框直通結(jié)構(gòu)段，長桁承受機身整體彎曲的軸力，蒙皮主要承受剪力及扭矩還有小部分的軸力，隔框主要起約束及限制位移及變形的作用，機翼升力通過與加強框相連的結(jié)構(gòu)連接件傳遞至機身，加強框還要承受各部件傳來的集中載荷。機身中段為近似圓柱體，主要承受氣密載荷、結(jié)構(gòu)重力、裝載作用力的作用。
2.3機身結(jié)構(gòu)幾何模型及尺寸比例假設(shè)
長20米 半徑4米 按10:1建模
2.4機身結(jié)構(gòu)的有限元模型
將機身結(jié)構(gòu)中段離散化為有限元分析模型，要求如實反映結(jié)構(gòu)的幾何形狀、構(gòu)造形式、材料特性、傳力路線、承載方式和邊界約束條件等基本要素。
機身中段結(jié)構(gòu)基本可以近似為圓柱框體，側(cè)面開圓形舷窗。
氣密載荷作用下的蒙皮受剪力及彎曲應(yīng)力，結(jié)構(gòu)長桁及梁受拉伸及彎曲作用力，這里將蒙皮、隔框及腹板、地板簡化為殼單元，將長桁、框緣簡化為空間梁單元。
1幾何模型：
2載荷及邊界條件：
氣密載荷：內(nèi)側(cè)0.101 外側(cè)0.091 簡化為施加在蒙皮殼單元上的分布壓強。
結(jié)構(gòu)重力： 2.5*10^-5 施加在整個中段結(jié)構(gòu)上的體作用力。
裝載作用力： 0.05MPa 施加在地板上表面的均布載荷。
邊界條件：
這里忽略機身中段受前后機身結(jié)構(gòu)的作用，由于在飛行狀態(tài)，機身中段受由機翼傳來的氣動升力作用，與結(jié)構(gòu)重力及裝載重力平衡（氣密載荷為自平衡載荷）。在這里將約束施加在機翼機身連接件處，這里簡化為對框緣兩側(cè)部分區(qū)域的約束，截面區(qū)域上所有點施加六個獨立約束。
3有限元模型：
2.4有限元分析結(jié)果
總體應(yīng)力及變形分布圖：
展開 而在設(shè)計過程中，根據(jù)預定應(yīng)力載荷進行應(yīng)力計算之后，可以使用拓撲優(yōu)化或類似方法來優(yōu)化結(jié)構(gòu)部件。因此，對于給定的一組設(shè)計要求，可以找到最佳部件設(shè)計布局，然后通過3D打印的工藝來制造完成。
3D科學谷Review
根據(jù)中國航空報，2018年空客旗下Stelia航宇公司的工程人員通過電弧增材制造（WAAM）技術(shù)創(chuàng)造出了世界首個自加強機身壁板，他們以增材制造集成加筋結(jié)構(gòu)以提供結(jié)構(gòu)加強。工程人員使用的是絲束電弧增材制造，將加筋鋁絲沉積到壁板的內(nèi)表面。之前，機身內(nèi)部網(wǎng)狀的加筋結(jié)構(gòu)均是通過手工緊固或者焊接上去的。
由于該項目的成功，STELIA對電弧增材制造（WAAM）將最終取代飛機機身面板的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，消除對某些進一步固定和焊接的需求表示樂觀。
相比于使用螺栓和螺釘將加強結(jié)構(gòu)固定到機身面板上，通過拓撲優(yōu)化，STELIA R＆T的設(shè)計師和工程師創(chuàng)造了一個機身骨架，將加強結(jié)構(gòu)直接3D打印到面板表面，不僅避免需要更多零部件，3D打印面板加強筋不易受到銜接薄弱處的影響，從而創(chuàng)造出更穩(wěn)定的飛機機身。
憑借其專有的電子束增材制造（EBAM）技術(shù)，Sciaky也一直在研究3D打印大型飛機零件的能力。Sciaky的電子束熔融增材制造（EBAM）技術(shù)主要是由金屬絲作為打印材料，并使用一種功率強大的電子束在真空環(huán)境中通過高達1000℃的高溫來融化打印金屬零部件。這種電子束槍的金屬沉積速率從一小時幾磅金屬材料，到一小時20磅不等。電子束定向能量沉積、逐層增加的方法創(chuàng)建出來的任何金屬部件都近乎純凈，并且不需要任何類型的打印后熱應(yīng)用處理。該技術(shù)也可以用于修復受損的部件或者增加模塊化部件，并且不會產(chǎn)生傳統(tǒng)焊接或金屬連接技術(shù)中常見的接縫或者其它弱點。
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機身結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
與此同時，機身結(jié)構(gòu)設(shè)計也面臨諸多挑戰(zhàn)：如何在保證結(jié)構(gòu)剛度的同時實現(xiàn)柔順控制，如何在輕量化的前提下確保足夠強度，以及如何提升復雜環(huán)境下的整機可靠性等。針對這些問題，LS-DYNA提供了一系列仿真解決方案，涵蓋不同工況下的跌倒與跌落仿真、沖擊響應(yīng)分析，以及靈巧手的機構(gòu)運動仿真、抗沖擊性能評估和潛在的結(jié)構(gòu)斷裂模擬等。
T型槽采用銑削工藝，尺寸準、槽壁光滑、倒角均勻，能靈活搭配螺栓、壓板等配件，滿足不同工件的固定需求；臺面和機身采用加強筋結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升整體剛性和承重能力，確保長期承載重型設(shè)備不變形；表面采用防銹處理，抵御潮濕、油污、粉塵的侵蝕，延長平臺使用壽命；每一塊平臺出廠前，都要經(jīng)過多輪嚴格的精度檢測，用水平儀、百分表等設(shè)備逐點檢測平面度、平行度，確保每一項指標都達標，不合格產(chǎn)品不出廠。
應(yīng)用場景：
對于多旋翼無人機復雜的旋翼結(jié)構(gòu)和機身連接部分，模塊可以自動識別并生成合適的網(wǎng)格。在邊界處，采用脫體網(wǎng)格加密和合適的邊界模型（如浸沒邊界法），確保邊界條件的準確性，有效提高了網(wǎng)格生成的效率和質(zhì)量，降低了對人工前處理的依賴。
②高效自適應(yīng)加密
SAMR 技術(shù)可以使網(wǎng)格能夠精準地集中在需要加密的關(guān)鍵區(qū)域。
飛機機體健康管理：對機翼、機身等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位進行檢測，可判斷結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、裂紋和腐蝕情況。
2. 車輛交通行業(yè)：
乘用車故障診斷：采集發(fā)動機、電機、變速箱、電池（新能源汽車）、制動系統(tǒng)等核心部件的壓力、電壓、振動等數(shù)據(jù)，分析監(jiān)測部件狀態(tài)，并提前預警。
汽車領(lǐng)域，可支撐整車NVH性能標定、動力總成振動溯源，解決行駛噪音、怠速抖動等痛點；航空航天領(lǐng)域，高可靠性滿足發(fā)動機試車振動監(jiān)測、機身結(jié)構(gòu)聲學驗證需求；工程機械領(lǐng)域，能應(yīng)對液壓系統(tǒng)振動分析、駕駛室降噪優(yōu)化等復雜任務(wù)，為高端裝備研發(fā)提供數(shù)據(jù)驅(qū)動保障。
這個連接手機兩半機身的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，不僅要承受每天數(shù)十次的折疊考驗，還得在方寸之間平衡輕薄、耐用與美觀，堪稱折疊屏手機的 "靈魂"。從 2019 年首款商用折疊屏手機問世至今，鉸鏈技術(shù)的每一次迭代，都在重新定義人們對移動設(shè)備的想象。
材料與測試：鉸鏈耐用性的雙重保障
如果說結(jié)構(gòu)設(shè)計是鉸鏈的 "骨架"，那材料選擇與嚴格測試就是決定其 "生命力" 的關(guān)鍵。
僅通過機身結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，JetZero 預計燃料消耗及相關(guān)排放最高可減少 50%。
JetZero 采用 Altair? HyperWorks? 設(shè)計與仿真平臺中的 Altair? FlightStream? 工具，開展高階計算流體動力學（CFD）仿真，降低算力成本，并加速產(chǎn)品商用化進程。
AANTC致力于研究eVTOL的低噪聲設(shè)計布局，通過優(yōu)化旋翼設(shè)計、機身結(jié)構(gòu)等，降低eVTOL在飛行過程中產(chǎn)生的噪聲。發(fā)展基于噪聲感知的eVTOL飛行路徑規(guī)劃技術(shù)，以減少對周圍環(huán)境和居民的影響。學校的科研人員還參與了相關(guān)國際標準的制定工作，如ISO 5305:2024等，為eVTOL噪聲測試的標準化和規(guī)范化做出了貢獻。
在模態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，eVTOL的重心、氣動力/力矩、機身結(jié)構(gòu)載荷、控制策略、功率需求均有顯著變化，需配合準確全面的數(shù)學模型和實體樣機完成設(shè)計迭代。
總體設(shè)計能力不僅影響樣機到產(chǎn)品的性能，還會影響研制成本和生命周期成本。在保證足夠安全性的前提下，降低購買、耗電、維修、保險、機庫等成本的能力，是eVTOL主機廠競爭力的重要來源。
</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(89, 89, 89);">無論是飛行器機身還是旋翼的結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，天洑另一款產(chǎn)品智能結(jié)構(gòu)仿真軟件AIFEM都可勝任。
