均布载荷作用下口盖变形分析

摘要：在飞行器口盖设计过程中，在载荷作用下，其变形量有着一定的要求，本文根据口盖承受载荷及口盖结构型式，采用有限元分析方法，对两组口盖的变形进行了计算，分析了结构厚度、加强型式对变形量的影响，为口盖的设计提供一定的参考和依据。

关键词：口盖 载荷 变形量

1.结构简介

在飞行器结构设计中，为了确保机载设备及其附件得到及时检查、保养、维修或者更换，在其结构上均设置有口框，口框外设置口盖。对日常检查维护和使用频繁的口盖应设计成快卸口盖，结构便于安装，维护和更换，以降低飞行器日常维护成本和时间，提高飞行器的维修性；对位于结构外表面的口盖，其结构不仅要有足够的强度，还必须保证足够的刚度，以使口盖能在受载时保证结构气动外形要求以及不与内部仪器设备相触碰。口盖结构设计时遵循轻量化原则，在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减轻口盖的重量，一般采用铝合金板铆接加强筋结构形式。

飞行器口盖结构较为统一，现选取一种进行受载情况下的变形研究。口盖为铝合金板铆接加强筋结构，口盖一端用琴键式合页将口盖与口框连接，另一端用两个按压锁与口框锁合，如图1所示。口盖长宽尺寸a×b，蒙皮厚度t1，槽型加强筋厚度t2、相对口盖蒙皮高度为h。

2.口盖型式

为研究口盖尺寸与载荷作用下的变形关系，本文选取了口盖长宽2种尺寸进行分析研究，A组取280mm×285mm，B组取400mm×240mm。另A、B组口盖蒙皮、槽型加强筋各取5种厚度型式，口盖蒙皮、槽型加强筋厚度以及槽型加强筋高度如表1所示。口盖材料及力学性能：LY12，E=70632 MPa、σb=392 MPa、σ0.2=294 MPa。

3.有限元分析模型

3.1有限元模型

有限元模型中口盖蒙皮、槽型加强筋均简化为弯曲板元，板元属性分别取厚度t1、t2；槽型加强筋与口盖共连处结构简化为弯曲板元，板元厚度按刚度取当量厚度；按压锁与口框连接简化为梁元，有限元模型如图2所示示意。

3.2有限元模型约束

模型约束：在铰链耳片节点处约束3个方向的线位移，锁与基础体搭接杆元端头处约束口盖平面的法向位移。

3.3计算载荷

相对于飞行器，口盖尺寸较小，作用在口盖上分布载荷变化较小，分析中取均布载荷。均布载荷P为：

4.计算结果

口盖最大冯密斯应力如表2所示。

A组口盖变形最大处，位于口盖两侧自由边界正中间部位，口盖④变形云图如图3所示，口盖⑤变形云图如图4所示。侧边变形数据如表3所示，侧边靠近合页端定为1号点位，间隔20 mm取一个点位，共15个点位。

B组口盖变形最大处，位于口盖两侧自由边界正中间部位，口盖④变形云图如图5所示，口盖⑤变形云图如图6所示。侧边变形数据如表4所示，侧边靠近合页端定为1号点位，间隔25 mm取一个点位，共17个点位。

5.总结

本文通过对均布载荷作用下口盖变形量的有限元计算分析，可以作为载荷作用下口盖变形结构设计的参考，为实际设计中对载荷作用下口盖变形有一定要求的设计提供借鉴意义。