杨晓东

(上海飞机设计研究院，上海201210)

基金项目：民用飞机专项科研项目(MJ-2017-F-20)

作者简介：杨晓东(1986—)，男，高级工程师，博士，主要研究方向为民用飞机结构强度设计，yangxiaodong@comac.cc.

摘要：为解决复合材料蒙皮结构常因剧烈铺层变化给飞机自然网格有限元建模带来的困难，从层合板基础理论出发，通过单向拉压和剪切刚度等效，推导出从理论上将阶梯状蒙皮简化为一个各向异性单元的方法。此外，通过有限元建模实例计算分析，证明该等效方法能够较好地模拟复合材料蒙皮面内拉压和剪切变形响应，可广泛应用于复合材料结构建模分析。

关键词：复合材料；蒙皮；有限元

中图分类号：V222   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0081-05

飞机自然网格有限元模型以飞机结构骨架数模（机身按框/长桁，翼面按肋/长桁）作为网格划分标准，反映飞机结构主承力构件的传力特征，是飞机结构强度设计、分析的主要依据和基础［1-2］。

复合材料在航空领域的使用已越来越普及，现今复合材料的使用率已经成为飞机先进性的评判标准之一。复合材料结构复杂，给飞机蒙皮的有限元建模及分析带来很多挑战。比如，有的结构铺层变化剧烈，呈阶梯状。而在自然网格下，长桁间或框/肋间通常只有一个规则的板壳单元，无法反映阶梯状的铺层变化。