摘要：对6种不同构型的飞机机身下壁板薄壁结构试验件，进行显示有限元非线性屈曲分析，并与工程方法及试验得到的结果进行对比分析，可知有限元法比工程方法更精确，且与试验相比，误差更稳定.
关键词：屈曲分析； 薄壁结构； 有限元
中图分类号：V214.12文献标志码：B
0引言
航空器结构设计是极为复杂的工程问题，充满着种种矛盾，其中，最为突出的便是要在结构质量设计得尽可能轻的情况下，满足结构强度要求.
经过多年实践研究，设计人员最终选择杆板薄壁（蒙皮加桁条）结构形式解决飞机结构的需求.与此同时，又出现新的问题，结构在受压状态下的破坏应力远低于材料的强度极限应力，这种破坏被称为稳定性破坏.结构稳定性是飞机结构设计中最重要的问题之一，薄壁结构的静强度失效（破坏）中很大一部分是由丧失稳定性所引起的[1].
在薄壁结构稳定性破坏问题中，材料非线性和几何非线性交织在一起，这远非经典弹性稳定性理论所能概括.20世纪50年代后，发展形成一种理论与试验相结合的方法，即半理论半经验的方法[2]，该方法工程应用最方便，一直沿用至今.60年代中期以后，在一系列飞机设计实践中发现，用这种方法预测的结构稳定性失效应力水平与试验结果相差甚远[1].近年来，随着计算机技术的发展和有限元技术的成熟，大型商用有限元软件相继出现，使得有限元法分析结构的稳定性问题成为可能.有限元显式分析可以考虑材料几何及结构非线性影响，并对结构的细节进行考虑.
本文采用Dytran的显式求解方法对6种不同构型的试验件进行分析，并将计算结果与工程方法和试验进行对比，取得一定结果，为后续设计计算积累经验.
1模型
1.1模型描述
本文研究对象为机身下壁板试验件，其是由蒙皮、3个长桁间距和1个框距组成的壁板结构，两端适当延长用于夹持，试验件结构示意见图1.试验件按蒙皮厚度、长桁类型、长桁间距和框类型等分为6种构型，长桁结构类型见图2，构型的参数见表1.试验件的各结构材料性能取自MMPDS-04，材料力学性能见表2
4结论
综合分析有限元计算与试验的结果，得到以下结论.
（1）6组试验件的有限元计算值与试验值存在误差，但误差比较稳定.产生误差的原因可能有两方面：一是由于显式计算方法本身精度不够高；二是由于有限元计算时，采用的材料屈服强度和极限强度经过基准处理后，小于实际值.较之蒙皮厚度和长桁间距，长桁构型对有限元计算和试验的误差的影响要大一些.
（2）工程方法的计算结果较为保守，有限元法与工程算法相比，较为精确.
（3）由于有限元计算与试验的误差较为稳定，可以考虑通过对有限元计算结果进行修正，从而使有限元计算逼近试验结果，提高计算精度，为后续的结构设计工作提供参考.
参考文献：
[1]崔德刚. 结构稳定性设计手册[M]. 北京： 航空工业出版社， 1996.
[2]GERARD G， BECKER H. Handbook of Structural Stability. Part I-VI[M]. NACA TN3781-3786， 1956.
[3]飞机设计手册编委会. 飞机设计手册： 第9册[M]. 北京： 航空工业出版社， 2001.（编辑陈锋杰）