基于大变形分析的民机货舱内饰结构设计

张晓刚　霍颖

【摘 要】飞机内饰结构是比较特殊的一类的结构，其与机体主承力结构在选材、设计及分析手段上均有较大区别。本文通过对典型货舱内饰结构的有限元分析及与试验结果进行对比分析，验证了基于有限元分析的大变形分析方法在民用飞机货舱结构设计中的可行性。

【关键词】内饰结构；大变形；有限元分析

0 引言

民用飞机货舱内饰结构设计因其在飞机内部而受到忽视，其材料的选用也往往不同于飞机机体结构的选材，而适航条款对货舱内饰结构的承载能力也有具体要求，如CCAR25.787（a）和CCAR25.651（c）条款。本文基于以上考虑，以abaqus非线性分析为基础，分析计算了货舱内饰结构在大变形下的变形以及承载能力，通过试验对比，验证现有内饰结构承载能力，同时也对结构大变形分析方法进行了验证，为后续内饰薄壁结构结构设计分析提供了参考。

1 货舱顶部结构

为了减轻重量，货舱内饰结构一般选用超薄耐火性材料，内饰顶部板结果如图1所示（图中黄色面板为内饰板）。

2 有限元模型

建立货舱内饰典型结构有限元模型，模型如图2所示。

模型大小与试验件大小一致，四周用铆钉连接，中间两根横梁两端固支，顶部板与横梁之间设置变形后接触。其余与模型一致。

3 有限元分析结果

计算以下四种货舱内饰结构受载情况，全面考核内饰结构的承载能力，主要的情况有：

3.1 顶部板中间200×200mm内加载30kg时计算结果，最大变形为16.39mm，最大应力91.72MPa，如图3所示

3.2 顶部板中间200×200mm内加载70kg时计算结果，最大变形21.38mm，最大应力146.8MPa，如图4所示

3.3 顶部板加载均布载荷180kg（相当于0.298Psi）时计算结果，最大变形为7.447mm，最大应力为42.9MPa，如图5所示

3.4 顶部板加载均布载荷大于270kg（相当于0.46Psi）时计算结果，最大变形13.29mm，最大应力85.91MPa，如图6所示

3.5 试验结果与分析结果对比

试验结果与有限元分析结果对比如表1所示：

有限元计算结果能与试验结果较好吻合，尤其是在均布情况下，计算结果与试验结果一张。从变形和应力分布情况来，与试验现场观察一致。

4 结论

本文通过基于大变形的有限元分析手段，对典型民用飞机货舱内饰结构进行有限分析，验证了有限元在此种特殊结构上分析上的可行性，为后续结构的选型及设计提供分析基础。

【参考文献】

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[责任编辑：汤静]