基于SolidWorks Simulation的某型号飞机应急舱门优化设计

    飞机应急舱门是飞机上具有运动功能的部件，它的安全性和可靠性，直接关系到紧急情况下机上人员的安全。如果设计强度不足，可能发生飞行时应急舱门的意外打开，造成泄压，改变飞行空气动力学布局，严重时会导致飞机解体坠落；若设计过强，则会导致结构增重，影响飞机的经济性。因此，基于有限元法的飞机应急舱门优化设计应运而生。张友坡[1]采用SOL101 求解器对典型飞机舱门结构的有限元仿真技术进行了研究。阎修权，张方利用MSC Nastran，MSC Adams，MSC Fatigue联合分析舱门在风载荷作用下的强度，得到该舱门在该风载作用下的疲劳强度。冯玉龙，方雄利用Patran/Nastran软件对舱门与机体主承载结构之间的相对变形进行了研究。

    Simulation 是一个集成于的有限元分析系统，它可进行静应力分析、热力分析、弯曲分析、疲劳分析和跌落测试等分析。 Simulation解算器快速、功能强大，工程师能够使用个人计算机快速解决大型有限元分析问题。

    本文研究了应用 Simulation软件，基于有限元法的飞机应急舱门优化设计方法。

    1 飞机应急舱门的建模

    某型号飞机应急舱门结构示意图如图1 所示，其结构由纵梁、横梁、围框、挡块、内蒙皮、外蒙皮构成。

    截取飞机曲面，以飞机气动曲面作为建模的基础。使用 软件的曲面剪裁、曲面加厚，组合等命令制作一系列零件；然后自下而上装配，保存为SLDPRT格式文件，建模完成。三维模型如图2所示。

    应急舱门各主要受力部件功能如下：

    （1）横梁：机加件，重要受力件，将弯曲载荷传递给围框。

    （2）围框：机加铆接组件，重要传力件，将舱门传递的载荷传递给挡块。

    （3）挡块：机加件，将整个舱门传递的载荷传递给飞机机体。

    （4）纵梁：机加件，连接件，将横梁连成一体，提高横梁的整体承力能力。

    （5）内外蒙皮：钣金拉伸件，连接件，同时承受舱门内外压力差，将载荷传递给梁和围框。

    图1 应急舱门结构示意图

    图2 应急舱门三维模型

    1- 纵梁，2- 横梁，3- 围框，4- 挡块，5- 内蒙皮，6- 外蒙皮

    2 飞机应急舱门的有限元分析