一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器復合材料結(jié)構(gòu)設計，特別涉及一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法。
【背景技術】
[0002]飛機翼梁結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)上多采用金屬材料制造，復合材料梁結(jié)構(gòu)由于材料性能的可設計性，在承受相同載荷的情況下，與金屬梁相比有很大的重量優(yōu)勢。
[0003]先進RTM工藝制造的復合材料波紋梁較傳統(tǒng)的熱壓罐工藝制造的波紋梁有良好的零件凈成型尺寸，產(chǎn)品精度高，無需二次加工，成品合格率高，設備占地面積小，生產(chǎn)成本低。
[0004]波紋梁目前在C17以及F22上均有應用，在國內(nèi)目前還沒有如此大尺寸RTM波紋梁的應用報道，因此目前還無法與同類項目進行綜合比較，僅能通過試驗以及重量等指標與相同結(jié)構(gòu)的金屬制件進行比較。通過與原金屬梁比較，該波紋梁在滿足同等設計載荷的情況下，結(jié)構(gòu)重量減重達到25%?30%，減重效果明顯。該波紋梁在實際應用中可將極大降低成本，獲得比傳統(tǒng)熱壓罐復合材料更好的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種設計制造復合材料波紋梁的方法。
[0006]為解決上述問題本發(fā)明技術方案提供一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法，包括以下步驟:
[0007]A.根據(jù)氣動載荷和梁的受載情況對梁結(jié)構(gòu)進行工程計算或有限元計算分析，初步確定梁的受載情況。
[0008]B.根據(jù)梁的受載情況對梁進行初步的厚度分區(qū)，設計復合材料鋪層。
[0009]C.優(yōu)化計算各個厚度分區(qū)復合材料的鋪層角度、順序，使之在滿足承載要求的情況下達到重量最輕。
[0010]D.使用CATIA軟件CPD模塊設計梁的三維結(jié)構(gòu)數(shù)模。
[0011]E.設計制造RTM工藝模具。
[0012]F.制造RTM波紋梁。
[0013]本發(fā)明使用的設計制造方法可以極大提高設計/工藝協(xié)調(diào)的效率，減少產(chǎn)品的設計/制造周期，減輕結(jié)構(gòu)重量并同時提高梁的承載能力，降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步詳細的說明，其中:
[0015]圖1是本發(fā)明方法流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明方法步驟D建模區(qū)域示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步詳細說明，本發(fā)明提供一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法，具體包括以下步驟:
[0018]A.根據(jù)氣動載荷和復合材料力學性能，對梁結(jié)構(gòu)進行工程計算或有限元計算分析，初步確定梁的受載情況。本發(fā)明使用了有限元分析軟件MSC.NASTRAN進行分析計算。
[0019]B.根據(jù)梁的受載情況對梁進行初步的厚度分區(qū)，并布置復合材料鋪層。
[0020]C.優(yōu)化計算各個厚度分區(qū)復合材料的鋪層角度、順序，使之在滿足承載要求的情況下達到重量最輕。本發(fā)明編制了 FORTRAN程序用于優(yōu)化計算鋪層的角度和順序。
[0021]D.使用CATIA軟件CPD模塊設計梁的三維結(jié)構(gòu)數(shù)模。本發(fā)明將“工”型截面波紋梁劃分成4個建模區(qū)域進行建模。
[0022]E.設計制造RTM工藝模具。本發(fā)明設計了分塊模具解決了波紋梁銳角端的脫模問題。
[0023]F.制造RTM波紋梁。
【主權(quán)項】
1.一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法，包括以下步驟: A.根據(jù)氣動載荷和梁的受載情況對梁結(jié)構(gòu)進行工程計算或有限元計算分析，初步確定梁的受載情況。 B.根據(jù)梁的受載情況對梁進行初步的厚度分區(qū)，設計復合材料鋪層。 C.優(yōu)化計算各個厚度分區(qū)復合材料的鋪層角度、順序，使之在滿足承載要求的情況下達到重量最輕。 D.使用CATIA軟件(PD模塊設計梁的三維結(jié)構(gòu)數(shù)模。 E.設計制造RTM工藝模具。 F.制造RTM波紋梁。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種優(yōu)化制造復合材料波紋梁的方法，包括以下步驟：A.根據(jù)氣動載荷和梁的受載情況對梁結(jié)構(gòu)進行工程計算或有限元計算分析，初步確定梁的受載情況。B.根據(jù)梁的受載情況對梁進行初步的厚度分區(qū)，設計復合材料鋪層。C.優(yōu)化計算各個厚度分區(qū)復合材料的鋪層角度、順序，使之在滿足承載要求的情況下達到重量最輕。D.使用CATIA軟件CPD模塊設計梁的三維結(jié)構(gòu)數(shù)模。E.設計制造RTM工藝模具。F.制造RTM波紋梁。本發(fā)明使用的設計制造方法可以極大提高設計/工藝協(xié)調(diào)的效率，減少產(chǎn)品的設計/制造周期，減輕結(jié)構(gòu)重量并同時提高梁的承載能力，降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105631073
【申請?zhí)枴緾N201410607881
【發(fā)明人】劉豫, 宋艷華, 田鼎, 劉鳳楠
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設計研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月31日