民机中央翼桁架肋结构布置优化设计

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240828.011

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (8): 75-83.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240828.011

民机中央翼桁架肋结构布置优化设计

李明, 樊维超, 孙乾, 杨东锦, 居相文, 方亚宁, 吴举

上海飞机制造有限公司复合材料中心,上海 201324

收稿日期:2023-05-15 出版日期:2024-08-28 发布日期:2024-09-25
作者简介:李明(1989—),女,硕士研究生,高级工程师,主要从事民用飞机复合材料结构设计方面的工作,Liming5@comac.cc。
基金资助:
上海市科委启明星计划基金项目(20QB1402000)

Layout optimization design on truss rib structure of civil aircraft center wing

LI Ming, FAN Weichao, SUN Qian, YANG Dongjin, JU Xiangwen, FANG Yaning, WU Ju

Composite Materials Center of Shanghai Aircraft Manufacturing Co., Ltd., Shanghai 201324, China

Received:2023-05-15 Online:2024-08-28 Published:2024-09-25

摘要/Abstract

摘要： 在民用飞机中央翼的轻量化设计过程中,可以采用桁架肋代替传统的腹板肋,但目前中央翼桁架肋结构的研究缺乏定量分析,如何合理地布置桁架肋内部的连杆结构已经成为重要的工程问题。为获得最优结构效率的桁架肋构型,本文提出了十种相同直径的桁架肋连杆结构布置构型,运用HyperSizer建立优化模型,以结构质量最小为优化目标,以桁架肋连杆数量与连杆连接方式为设计变量,通过不同构型方案的内力分布和结构效率对比研究获得桁架肋的影响规律。结果表明:当桁架肋连杆数量低于九根时,桁架肋重量与壁板重量趋近于收敛,减重可达16.1%;当桁架肋与前梁腹板采用连接方案时,桁架肋可分担前梁腹板所承受的载荷,降低了前梁重量,并提高了中央翼的整体结构效率。

关键词: 中央翼, 桁架肋结构, 连杆结构, 结构布置, 优化设计, 复合材料

Abstract: In the lightweight design process of civil aircraft center wing, the truss rib can be used to replace the traditional web rib. However, the research on truss rib structure the center wing lacks quantitative analysis currently, and reasonably arrange the connecting rod structure of truss ribs has become an important engineering issue. Therefore, in order to obtain the optimal structural efficiency of the truss rib, this article proposed 10 configurations of truss rib connecting rod structure with the same diameter. An optimization model is established using HyperSizer, with the minimum structural quality as the optimization objective, and the number of truss rib connecting rods and the connection method as the design variables. By comparing the internal force distribution and structural efficiency of different structure configurations, the influence law of the truss rib is obtained. The results show that when the number of truss rib is less than 9, the weight of the truss rib and the wing panel tend to converge, with a weight reduction of 16.1%. Meanwhile, when the connection scheme is adopted between the truss ribs and the front spar, the truss ribs can share the load borne by the web of front spar, reducing the weight of the front spar and improving the overall structural efficiency of the center wing.

Key words: center wing, truss rib structure, connecting rod stucture, structure layout, optimization design, composites

中图分类号:

TB332

李明, 樊维超, 孙乾, 杨东锦, 居相文, 方亚宁, 吴举. 民机中央翼桁架肋结构布置优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(8): 75-83.

LI Ming, FAN Weichao, SUN Qian, YANG Dongjin, JU Xiangwen, FANG Yaning, WU Ju. Layout optimization design on truss rib structure of civil aircraft center wing[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(8): 75-83.

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Layout optimization design on truss rib structure of civil aircraft center wing

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