基于稳健连接的飞机板壳广布铆接结构制造缺陷容限问题

制造缺陷容易引起飞机产品结构服役快速失效，造成机体破坏，引发飞行灾难。本申请旨在针对飞机板壳广布铆接结构，讨论连接质量评定与评价方法，探讨制造缺陷的产生机理与分布特性，探究结构连接质量缺陷影响鲁棒性规律，在此基础上研究制造缺陷容限问题。具体内容包括：1）以保证结构安全服役为目标，基于脆性与塑性失效双判据原理，构建连接质量评定模型，给出结构连接质量表征；2）基于细节相似原理，研究缺陷的产生机理与分布特性，给出结构缺陷概率密度函数；3）依据鲁棒性建模基本理论，以缺陷细节相似信息为输入变量，以质量完整性表征为输出变量，建立基于制造的缺陷结构质量鲁棒性模型，分析缺陷对结构连接的影响规律及其敏感程度，给出关键缺陷的特性表征；4）考虑缺陷随机特性，以结构安全服役保障能力为依据，采用概率统计原理，建立基于稳健连接的结构缺陷容限评定模型；5）结合工艺试验，修正理论研究成果。

为保障现代及未来飞行器结构服役安全可靠，本研究以“基于稳健连接的飞机板壳广布铆接结构制造缺陷容限问题”为题，针对飞行器板壳广布铆接结构制造缺陷容限问题，探讨其连接过程中缺陷的产生机理与分布特性，研究结构质量缺陷影响鲁棒性规律，在此基础上讨论其结构制造质量完整性评定与评价方法，给出缺陷容限问题的工程解决方案。本研究属于基础问题范畴，在结合大量调研飞机装配现场及文献等情报收集基础上，研究采用力学、工程数学、实验科学、统计科学及工程实验等多种方法，针对飞行器板壳结构研究了其连接过程中缺陷的产生机理与分布特性，分析了结构质量缺陷影响鲁棒性规律的基础上讨论结构制造质量完整性评定与评价方法，给出缺陷容限问题的工程解决方案。主要内容如下：.1.基于塑性力学、疲劳与断裂力学、概率统计及材料等相关学科知识，建立了课题研究相关假设；.2.在研究制造细节缺陷对广布结构服役失效影响机理基础上，给出了相关缺陷分布信息整理与定义；.3.结合大量工程与验证实验，采用R6双判据法理论分析法构建了失效评定曲线，同时确定散布评定点，进一步数学处理获得结构完整性指标以缺陷概率密度函数；.4.为定量及定性的研究制造缺陷对结构抗疲劳性的影响规律，本研究在缺陷累积效应及结构界面连接行为的基础上，构建了铆接制造细节缺陷表征模型； .5.为评价结构制造质量，本研究以结构稳健连接为假设前提，考虑不相容缺陷信息产生及其分布的随机性，研究了连接缺陷及其累积效应对结构安全服役能力及其衰退影响，以保障结构预期服役能力为准则，建立了结构制造缺陷容限评定模型；.6.结合相关实验，课题研究制造了工艺对结构抗疲劳性的影响，尤其是钉孔直接，钉孔配合间隙，钉孔形位尺寸及墩头等参数对结构抗疲劳性的影响，在此基础上分析了制造工艺对结构服役疲劳源生成及发展的影响机理。.课题研究取得其他相关成果如下：.1．发表学术论文5篇；.2．申请授权发明专利4项，实用新型专利3项；.3．培养博士研究生1人，硕士研究生5人；.4．申请中国商飞国家工程中心基金项目1项；.5．申请中国商飞大客基础预研项目1项，取得的研究成果并已应用于ARJ及C919制造工艺等相关规范的制订与编制；.6. 申请南京航空航天大学青年专项研究基金1项。