复合材料飞机结构健康监测系统的若干问题探讨

针对飞机复合材料结构状态监测技术,从结构健康监测系统、结构健康监测研究对象和损伤识别方法,以及复合材料飞机的结构设计和结构健康监测系统三方面之间的关系进行阐述。分析了复合材料飞机结构健康监测系统的发展趋势,并讨论了制约该技术发展的因素。     

基于健康监测的飞机结构寿命预测技术

飞机结构健康监测技术在飞机的结构设计、飞行及维护过程中发挥着重要作用,该技术可用于结构健康状况预判、辅助维修与维护决策。本文首先介绍了当前结构健康监测的概念及其适用范围,讨论了结构健康监测相关规范要求,以F-35 和A400M 为例分析了国外飞机结构健康监测技术的典型工程案例,并给出了典型飞机单机跟踪和寿命控制、某老龄飞机载荷谱实测及寿命预测,讨论了基于裂纹的监测方法研究及限制其应用的主要因素。在此基础上,提出了飞机结构健康监测系统设计的主要思路,给出了寿命预计的基本流程,阐述了其中控制点选择、飞参筛选、载荷/应变方程构建、损伤计算及寿命评估、结果输出及方程验证等主要环节。最后,对航空领域未来开展结构健康监测智能化研究进行了展望。     

飞机结构健康监测技术

飞机结构健康监测技术已经在实验室实验及飞行试验中得到了成功验证,随着技术成熟度的持续提升,在未来数年,该项技术具备极大的装机应用的可能性。飞机结构健康监测技术是一项通过传感器等硬件获取结构或系统数据信息为核心的创新性技术,该项技术能够在飞机的设计、制造、运营和维护等各个过程中发挥重要作用,同时,也是未来智能航空的关键组成部分。此外,随着人工智能、大数据、5G以及物联网概念的推进,航空结构健康监测技术的发展得到了一次飞跃的契机。本文首先全面的分析了飞机结构健康监测技术为航空领域带来的益处,并对其关键技术和应用现状进行了系统性的阐述,最后基于现有理论知识与先前工程经验创新性地提出一套民用飞机健康管理策略。     

基于结构状态的飞机维护策略研究

根据飞机结构设计与维护趋势以及结构健康监测技术发展现状,提出飞机全寿命周期内基于结构状态的飞机维护策略,在保障飞行安全的前提下提升维护任务的合理性,降低维护成本。     

基于作战完整性的军用飞机结构强度发展思考

飞机结构作战完整性是一个综合性较强的结构通用质量特性，是飞机结构发挥作战适用性和作战效能的基础，主要包括耐久性、保障性、安全性、结构能力、生存性和修复性6 方面的特性，且相同的结构设计技术 对6 方面特性的影响可能不同。为实现飞机结构作战完整性的提升，通过对飞机结构作战完整性概念及作战特点的分析，从结构作战完整性6 个主要方面特性的角度出发，探讨了其对飞机结构强度的发展需求，并分析了典型结构设计技术对飞机结构作战完整性的影响，以期为飞机结构强度的相关分析提供参考和依据。     

飞机结构设计技术现状与发展趋势研究

通过战斗机的发展对飞机结构选材和新结构的应用进行了初步分析,重点介绍了现代战斗机所采用的最新结构设计技术,并阐述了这些技术在国内外应用方面的差异和发展趋势。     

复合材料结构健康监测技术在飞机中的应用

结构健康监测(SHM)实现了工程结构设计与使用上的技术性跨越.将SHM应用于复合材料中,使得智能结构的设计与制造成为了现实.文章重点阐述了飞机复合材料结构SHM技术所面临的技术问题.SHM使飞机复合材料结构得视情维修以及降低其使用周期内成本成为可能,可以促使复合材料结构设计与制造的优化,最后指出了为实现复合材料SHMS所需要重点研究的理论与技术.     

浅谈民用大飞机结构技术的发展

 在分析了世界上先进的大型民机发展和研究计划后,分析和总结了大型民用飞机结构技术发展的总体趋势。介绍了用于先进大型飞机中选材、结构设计、先进的制造技术、机构强度分析、防雷击技术的现状和趋势。结论是复合材料将代替金属结构,而金属结构的设计、制造也将随之发展,以解决采用复合材料带来的新挑战;先进的数字化结构设计和仿真正代替传统的图纸设计。相应的分析和仿真工具如CFD等将应用到数字化设计中,在新型飞机设计中,将大大减少试验并改善质量;一些新概念的结构将广泛应用到飞机结构中,如智能材料结构在机翼上的应用,以改善空气动力、飞机的气动弹性控制和结构的健康监控。     

飞机结构疲劳与结构完整性发展综述

飞机结构设计与强度分析是影响飞机结构安全的关键因素,从静强度到安全寿命、损伤容限理念的提出,再到耐久性概念和结构完整性规范的形成,经历了飞机设计理念和技术体系不断完善的过程。然而,目前结构完整性理念在工程实际中的贯彻仍停留在产品研制和检测的层面,限制了其更深层次的作用。介绍了飞机结构设计从静强度设计到结构完整性设计的发展历程、飞机结构完整性的基本概念和飞机结构完整性大纲（ASIP）的主要特点;通过"5个任务",突出了结构完整性大纲从传统设计阶段的分析和检测规范到产品全生命期的过程控制与管理规范的提升转变;最后通过2个典型型号案例,介绍了飞机结构完整性理念在设计、验证与使用维护全生命期的成功应用。通过对基本概念的剖析以及对主要设计理念发展的梳理,展示了飞机结构安全策略从设计研制阶段到全生命期控制的质变过程,指出了结构完整性理念从基于试验的体系方法向着数字化方向发展的趋势。     

国外民用客机外翼、中央翼对接结构综述与分析

外翼、中央翼的对接结构设计是飞机设计的重要环节之一,不同的对接方式其传力方式不同,对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。国外在飞机设计方面已经积累了较多的经验,通过分析国外飞机外翼、中央翼的对接形式及其结构特点,对我国飞机设计研究具有重要的借鉴意义。简要分析了国外几种先进民用客机的对接结构形式的优缺点,为我国大型飞机结构设计提供参考和借鉴。     

热结构动力优化设计

 考虑温度沿飞行器表面的分布及材料物性系数随温度的变化,按Ｋｕｈｎ－Ｔｕｃｋｅｒ条件建立迭代式,研究具有频率约束、振型节点约束以及变量上、下限约束的热结构动力优化设计。算例讨论了前３阶固有特性及最小目标随温度场的变化规律,证实本方法有效、可行。     

结构试验与分析一致性评估技术

介绍了CATAS系统的试验与分析一致性评估技术。通过建立试验结果与计算结果之间的线性回归关系,提出了一致性模糊综合评估方法。在保证一定试验可靠度的前提下,结合区域对比曲线,该方法可以指导修改计算模型。通过对Y7-200A的位移测量和计算结果,验证了该方法的有效性。     

面向设计的飞机翼面结构有限元自动建模技术

提出一种新的飞机翼面结构分析和优化的建模技术。引入“构件属性”的概念，利用“网状”数据结构来实施管理，并将图形用户界面（GUI）技术与CAD中的基本绘图功能相结合，从而形成具有领域特色的新一代快速和在一定条件下的自动建模系统。建模举例表明：此系统操作简单、使用方便、遵循结构分析与优化建模的专业做法。     

DYNAMIC OPTIMIZATION OF THERMAL STRUCTURE

ＤＹＮＡＭＩＣＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＯＦＴＨＥＲＭＡＬＳＴＲＵＣＴＵＲＥＣｈｅｎＪｉｆｅｎｇ；ＤｕａｎＤｅｇａｏ（８－ｔｈＤｅｐ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｉ＇ａｎ，Ｃｈｉｎａ，７１００７２）Ｗａｎｇ...     

复合材料结构分析系统YIDOYU-Ix

1.程序系统 YIDOYU-I_2是在YIDOYU-I~[1]基础上开发的,除具备YIDOYU-I的全部分析功能外,增加了对复合材料的分析能力。它能对金属结构、复合材料结构或金属一复材结构     

用于结构优化的一种新的两点近似函数

提出一种基于两点信息的近似函数,它在当前设计点能够保证原函数的函数值、一阶导数值和近似二阶导数值;在另一设计点保证原函数的一阶导数值。用该近似函数形成结构优化原问题的序列近似问题,再用约束变尺度法解近似问题。通过典型算例的计算,结果表明本方法具有较好的收敛性和较高的计算效率,适用于结构优化问题的求解     

高结构效率的斜流压气机结构设计

针对高负荷斜流压气机的结构设计需求,引入和完善斜流叶盘的结构效率评估方法,用以协调各种设计要求和优化结构设计.基于提高结构效率的设计思想,提出“C”型和“M”型两种新型斜流叶盘结构方案,并通过平均应力值、振动鲁棒系数和轮缘变形协调系数3项的分析和结构效率系数的对比,论证了新型轮盘结构在减轻质量、提高可靠性和降低叶尖损失等方面的优势.分析结果表明:“M”型叶盘结构方案可使平均应力提高24.7%,质量降低20%,振动响应降低37.9%,轮缘最大变形降低67.6%.      

基于渐进结构优化法的结构动力学设计方法的初步研究

利用渐进结构优化法并结合结构效率的概念,提出了一种新型的结构动力学设计思路和一套基于ANSYS平台的优化程序开发技术.其中单目标、多约束优化模型的建立,融入了质量、应力、位移以及频率等动力学设计参数,研究初期阶段只依次对各约束进行了单独处理.相关算例的计算结果表明,在相同条件下,忽略数值不稳定性带来的影响,优化程序得到的最终拓扑、结构进化历程以及参数变化都和已有成果基本一致,由此也验证了设计方法的可行性与程序的可靠性.      

整机结构设计的评估方法——结构效率

从整机动力学的角度,提出一种量化各种结构改进设计对整机性能收益的评估方法——结构效率,其内涵应当包括发动机质量有效承载项,模态参与项以及变形量协调项,并建立初步分析方法.通过某转子/支承系统的结构优化算例,指出了结构效率在整机结构设计中的优越性,并对结构概率的进一步研究前景和研究重点进行了论述.      

多循环脉冲爆震载荷作用下爆震室强度分析与结构优化

利用数值模拟获取的完整爆震循环载荷,以及爆震室有限元模型,计算分析了爆震室多循环工作时的等效应力,依据热平衡状态实测温度数据计算了温度场的影响,并对爆震室进行了壁厚优化.发现多循环工作时,爆震室最大等效应力比单次爆震时略大,但同一位置处差值不超过4%;同一位置处等效应力呈周期性变化,不同循环的最大等效应力基本不变;沿爆震波传播方向,等效应力的最大值逐渐增大.频率在10~50Hz变化时,同一位置处最大等效应力值基本不变.当假设爆震室径向温度相同且轴向可自由膨胀时,温度对应力几乎没有影响,但相同应力所产生的应变增加.