题目：飞行器主机身耐撞性评估与设计

飞机在意外事故条件下（如：起飞故障、紧急迫降等突发事件），机体坠落时的巨大动能将给乘员的生命安全造成严重威胁。为了提高坠机事故中乘员的生存率，机身应当具备良好的抗坠毁性能，并希望把对乘客的冲击过载限制到人体所能承受的范围内。主机身框架是飞机坠落撞击地面时主要的承力和能量吸收的结构，本文对缩比尺寸简化主机身模型进行了自由坠落的撞击实验。同时根据 Lee极值定理对冲击作用下刚塑性拱形框架梁在三铰变形机构的假设下给出了模态解，通过实验，验证了这种变形模式，说明模态解对飞机主机身底舱框架梁设计有着指导意义。为提高主机身的抗坠毁性能，在不牺牲货舱体积的前提下，本文对主机身货舱结构提出了一种改进方案，特点是在机腹位置引入了能量耗散机制—六角蜂窝吸能元件。自行设计的自由下落撞击实验，表明该蜂窝吸能件表现出了较为恒定的压溃载荷-历程特性曲线，蜂窝压溃模式稳定，有效地改善了加速度环境，起到了良好的吸能与缓冲作用，并且改进型机身在撞击过程中舱室保持得较为完整，最终变形得到了一定的控制。显式非线性有限元数值模型结合实验-分析，较好地模拟出了两种机身的破坏模式并且加速度历程曲线与实验结果基本一致。用有限元技术进一步计算，表明蜂窝下夹角的厚度以及接触摩擦系数对冲击响应有较大的影响。在修正模型的基础上讨论了结构各部件的能量吸收情况，对蜂窝下夹板进行了优化设计探讨，并对滚转角及俯仰角变化等工况进行了模拟和讨论。