一种优化制造复合材料波纹梁的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器复合材料结构设计，特别涉及一种优化制造复合材料波纹梁的方法。
【背景技术】
[0002]飞机翼梁结构传统上多采用金属材料制造，复合材料梁结构由于材料性能的可设计性，在承受相同载荷的情况下，与金属梁相比有很大的重量优势。
[0003]先进RTM工艺制造的复合材料波纹梁较传统的热压罐工艺制造的波纹梁有良好的零件净成型尺寸，产品精度高，无需二次加工，成品合格率高，设备占地面积小，生产成本低。
[0004]波纹梁目前在C17以及F22上均有应用，在国内目前还没有如此大尺寸RTM波纹梁的应用报道，因此目前还无法与同类项目进行综合比较，仅能通过试验以及重量等指标与相同结构的金属制件进行比较。通过与原金属梁比较，该波纹梁在满足同等设计载荷的情况下，结构重量减重达到25%?30%，减重效果明显。该波纹梁在实际应用中可将极大降低成本，获得比传统热压罐复合材料更好的经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，提供一种设计制造复合材料波纹梁的方法。
[0006]为解决上述问题本发明技术方案提供一种优化制造复合材料波纹梁的方法，包括以下步骤:
[0007]A.根据气动载荷和梁的受载情况对梁结构进行工程计算或有限元计算分析，初步确定梁的受载情况。
[0008]B.根据梁的受载情况对梁进行初步的厚度分区，设计复合材料铺层。
[0009]C.优化计算各个厚度分区复合材料的铺层角度、顺序，使之在满足承载要求的情况下达到重量最轻。
[0010]D.使用CATIA软件CPD模块设计梁的三维结构数模。
[0011]E.设计制造RTM工艺模具。
[0012]F.制造RTM波纹梁。
[0013]本发明使用的设计制造方法可以极大提高设计/工艺协调的效率，减少产品的设计/制造周期，减轻结构重量并同时提高梁的承载能力，降低生产成本。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步详细的说明，其中:
[0015]图1是本发明方法流程图；
[0016]图2是本发明方法步骤D建模区域示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面本发明的【具体实施方式】做进一步详细说明，本发明提供一种优化制造复合材料波纹梁的方法，具体包括以下步骤:
[0018]A.根据气动载荷和复合材料力学性能，对梁结构进行工程计算或有限元计算分析，初步确定梁的受载情况。本发明使用了有限元分析软件MSC.NASTRAN进行分析计算。
[0019]B.根据梁的受载情况对梁进行初步的厚度分区，并布置复合材料铺层。
[0020]C.优化计算各个厚度分区复合材料的铺层角度、顺序，使之在满足承载要求的情况下达到重量最轻。本发明编制了 FORTRAN程序用于优化计算铺层的角度和顺序。
[0021]D.使用CATIA软件CPD模块设计梁的三维结构数模。本发明将“工”型截面波纹梁划分成4个建模区域进行建模。
[0022]E.设计制造RTM工艺模具。本发明设计了分块模具解决了波纹梁锐角端的脱模问题。
[0023]F.制造RTM波纹梁。
【主权项】
1.一种优化制造复合材料波纹梁的方法，包括以下步骤: A.根据气动载荷和梁的受载情况对梁结构进行工程计算或有限元计算分析，初步确定梁的受载情况。 B.根据梁的受载情况对梁进行初步的厚度分区，设计复合材料铺层。 C.优化计算各个厚度分区复合材料的铺层角度、顺序，使之在满足承载要求的情况下达到重量最轻。 D.使用CATIA软件(PD模块设计梁的三维结构数模。 E.设计制造RTM工艺模具。 F.制造RTM波纹梁。
【专利摘要】本发明公开了一种优化制造复合材料波纹梁的方法，包括以下步骤：A.根据气动载荷和梁的受载情况对梁结构进行工程计算或有限元计算分析，初步确定梁的受载情况。B.根据梁的受载情况对梁进行初步的厚度分区，设计复合材料铺层。C.优化计算各个厚度分区复合材料的铺层角度、顺序，使之在满足承载要求的情况下达到重量最轻。D.使用CATIA软件CPD模块设计梁的三维结构数模。E.设计制造RTM工艺模具。F.制造RTM波纹梁。本发明使用的设计制造方法可以极大提高设计/工艺协调的效率，减少产品的设计/制造周期，减轻结构重量并同时提高梁的承载能力，降低生产成本。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105631073
【申请号】CN201410607881
【发明人】刘豫, 宋艳华, 田鼎, 刘凤楠
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日