项目背景：本项目来源于国家重大专项大型运输机项目中的复合材料主承力结构设计问题，大型飞机的关键承载结构平尾、垂尾以及尾翼与机身连接等部位，具有高承载、大厚度、受力特性复杂、面外载荷效应等带来的设计难点。传统的二维方法难以考虑层间效应，逐层离散建模计算量也极其庞大，不能直接用于这种大厚度复合材料结构的准确高效分析。

所属科学技术领域：飞机结构强度技术、复合材料结构强度技术

技术原理：本项目涉及复合材料建模、失效理论方法、渐进损伤分析、试验验证、技术应用等多种专业技术难点，通过复合材料厚板参数化建模、复合材料面外力学性能获取技术、复合材料厚板失效分析技术及典型工程型号应用的关键技术攻关，实现了大厚度复合材料结构的参数化建模、失效分析预测等指标的精准度，解决了大厚度复合材料大规模高效计算和强度分析所面临的技术难题。

主要技术指标：

（1）研制一套复合材料结构建模平台，提高复合材料结构有限元建模效率，效率提升一倍以上；

（2）形成一套复合材料面外性能参数测量或预测方法，精度在10%以内，满足工程要求；

（3）以支撑复合材料主承力结构设计与分析为目标，形成一套大厚度复合材料结构强度分析技术，包含初始强度预估及失效模式、承载能力预测，精度在10%以内，满足工程要求。

技术创造性：

（1）建立了一套大厚度复合材料结构三维强度分析方法，解决了大厚度复合材料结构非线性变形、应变、应力、损伤起始和演化、失效模式以及破坏载荷准确高效预测的难点，突破了大厚度复合材料结构强度分析的关键技术。

（2）开发了大厚度复合材料结构的参数化建模平台，实现了复杂复合材料结构有限元自动建模，大幅度提高了建模效率，加快了设计进程。

（3）建立了一套复合材料面外性能参数测试技术及基于优化分析的参数识别技术，解决了复合材料面外性能难以准确测定的难点，为大厚度复合材料结构刚度和强度分析提供了依据。

（4）针对大厚度复合材料复杂连接结构，构建了一套三维载荷分配和承载能力等特性的高效精确预测技术，解决了大型飞机复合材料混合连接结构刚度匹配、大集中载荷传递、面外效应突出的难题。

作用意义及应用推广情况：

（1）有力保证了大型运输机型号研制，支持了新型涡桨支线客机MA700研制。国外对我国严格实施大飞机技术封锁，无法得到核心关键技术。本项目解决了大运飞机复合材料垂尾和平尾对接、垂尾和后机身接头对接、安定面与舵面对接等大载荷对接面的结构设计和强度分析中的诸多难题，保障了型号研制任务，有效地保证了结构安全、提高了构件性能，同时缩短了设计周期，降低了设计成本。打破封锁，解决了型号急需，具有重要的社会和军事效益。

（2）具有军民用飞机通用性。本项目研发的复合材料结构强度分析技术及建模技术具有通用性，可推广应用于其他军民用飞机复合材料结构设计及分析中，为未来复合材料结构在飞机主承力结构中的广泛应用提供了有力的技术支持，具有广阔的应用前景。

（3）研究成果弥补了现有设计手段的不足。可应用于各类军民用飞机的复合材料结构设计。

技术成果可以弥补目前复合材料结构设计手册、飞机复合材料结构设计指南中缺乏厚板强度分析的内容。