学术动态

该课题是航空航天工业部资助的航空青年基金项目。以金问林副教授为课题组长的课题组经过两年多的攻关,于1991年12月19日通过了由航空航天工业部科学技术研究院主持的鉴定。 该项目对多维动态力传感器的静态和动态精度问题作了全面的研究,提出了用以解决应变式多维动态力传感器刚度与灵敏度矛盾的“主从弹性元件设计方法”,应用了消除传感器各维间相互干扰的“附加应变片补偿方法”,建立了有关的物理、数学模型,并作了相应的理论分析。 鉴定委员会专家一致认为:该研究提出的方法及相应的理论分析新颖独特,经国际联机     

高频响三维动态铣削力测试平台设计

针对超高速铣削过程的高频冲击特性,基于附加弹性元件测力方法,结合有限元模拟分析,设计并试制了电阻应变式三维动态铣削力测试平台,并基于锤击法对测试平台的固有频率进行了检验,满足了固有频率≥7kHz的要求。     

模型旋翼风洞试验中变距拉杆载荷的测量

桨叶变距拉杆操纵载荷是旋翼设计的重要参数之一。在参考了常规飞机模型风洞试验测力元件及国外测量方法的基础上,研制了具有足够刚度和强度,且有较高载荷灵敏度的新式变距拉杆测力元件,解决了高刚度与高的载荷灵敏度要求这一矛盾。同时采用了信号放大技术,将其成功地应用于旋翼模型试验,并获得了操纵载荷这一重要参数     

光纤式切削测力仪的研制

切削力信号含有丰富的刀具磨损信息。它反映刀具磨损最直接,与刀具磨损的相关性好,信号处理的实时性强,因此可利用它作为特征量来实时在线监测刀具磨损。但是,现有的各类测力仪由于存在实用性较差的缺点,从而限制了这种方法的实际应用。这主要表现在(1)现有的测力仪一般都需作专门的结构设计,相对于有限的装夹空间来说存在安装问题。(2)为了保证测量的灵敏度而导致加工系统刚度下降。(3)普通的测力仪尾部都有导线,用以引出信号,因而实用性不好。本文以解决上述三个问题为目标,应用光纤传感原理,设计并试验了光纤传感器、光纤式切割测力仪,并对其原理、性能、应用等方面作了系统的研究。     

低量程高精度应变式压力传感器研制

为了提高低量程应变式压力传感器的精度,将测力轮毂应变梁与带中央硬芯的测压膜片相结合,构成了新颖的梁膜一体的弹性元件.通过有限元方法对弹性元件的结构参数进行匹配,找到了最佳参数值,并制作实物加以验证,表明所选参数是适当的,使传感器的精度得到了大幅度提高,满足了低量程压力范围内高精度测量的要求.同时该传感器具有结构简单、易于加工装配、成本低廉的特点,符合传感器技术发展的需要.     

小尺寸应变天平设计方法研究

φ0.3m高超声速低密度风洞测力试验模型尺寸小、天平载荷小、流场总温高,天平防热结构设计难,刚度要求和灵敏度要求矛盾突出,测力天平的研制难度大.采用数值仿真和风洞试验相结合的研究方法,对应用于该情况下的内式天平在温度影响和结构设计方面进行了研究.采用有限元方法对天平温度影响和结构应力分布做了详细分析,并对分析结果进行了风洞试验验证.结果表明:在实现天平结构优化设计及提高天平设计的准确性和可靠性方面,有限元分析设计方法是非常有效的技术途径.     

脉冲燃烧风洞测力天平研制与应用

介绍了一种用于脉冲燃烧风洞高超重载模型冷、热态测力试验的腹支内式六分量应变天平研制方案。燃烧脉冲风洞试验时间短、冲击载荷大,模型重量大,要求天平能够快速响应,设计方案兼顾了刚度和灵敏度,天平静校指标满足要求。试验结果表明,天平输出信号与燃烧室压力的跟随性良好,能够正确反映模型的受力状态,轴向力系数的重复性精度达到了1.6%,天平性能稳定,由模型/天平/支架构成的测力系统在轴向力、法向力和俯仰力矩3个分量上输出信号的主频均满足脉冲风洞的测力要求。该天平方案满足重载模型在脉冲燃烧风洞试验中的测力要求。     

弱刚度零件的超声波椭圆振动切削加工

根据弱刚度零件端面切削实验,研究了超声波椭圆振动切削对弱刚度零件的切削效果。与没加超声波椭圆振动的普通切削相比,超声波椭圆振动切削能显著地提高已加工表面光洁度和抑制颤振。并且基于超声波椭圆振动切削特性,分析了超声波椭圆振动切削对绝对稳定切削刚度的影响,结果表明:由于刀具前刀面与切屑之间的分离特性和摩擦力方向反转特性共同作用,增大了绝对稳定切削刚度,增强了抗颤振能力,提高了弱刚度零件表面的加工质量。     

一种简单方便的高精度非接触式阻力测量方法

根据力学原理研究设计了一种新的平板整体摩擦阻力测量方法——位移传感器测力法,并依此制作了一套高精度非接触式测力系统。从理论和实验上对此法的准确性、可靠性、灵敏度和误差范围进行了估计、对比和分析。另外,对此系统的静态和动态测量性能也分别进行了实验研究。实验结果表明这种方法具有灵敏度高、准确度好、误差小、测力量程宽、不干扰流场、易于装卸和移动等优点。     

基于柱梁的片式应变天平研制技术

在飞行器铰链力矩测力和部件测力风洞试验中,常采用片式应变天平测量。受模型结构限制,传统片式天平连接端刚度相对天平元件不足,测量精准度偏低。将片式天平元件分解为多个柱梁元件,通过多个柱梁元件组成一台新型结构的片式天平,可以有效提高片式天平的测量精准度。传统力学分析和有限元软件仿真分析结果均表明该方法具有可行性。基于该技术研制了验证天平,校准结果表明该技术具有很高的应用价值。目前该片式天平研制技术已在中国空气动力研究与发展中心高速所成功应用于多个试验项目。     

柴油发动机液压测功器系统微机数字控制

液压测功器为柴油发动机的性能检测试验和实际负载的实验室物理仿真提供了灵活有效的手段。在微机数字控制下,柴油发动机液压测功器系统具有良好的静态精度和动态跟踪特性,并具有高度的自动化和较强的数据采集及处理能力,能较好地满足柴油发动机及其控制器的性能检测试车的要求。本文论述柴油发动机液压测功器系统微机数字控制的控制方式及其实现过程中的若干问题和解决方法,展示了微机数字控制的良好效果。     

一种提高风洞天平灵敏度的测量方法

传统应变测量方法在小量程气动力测量方面存在灵敏度不高的问题。针对此现象,从单分量入手,设计以位移测量法为基础的悬臂梁天平。以3台悬臂梁天平为例:1台传统应变天平,2台不同槽深的新型位移天平,分别进行静态校准试验及有限元仿真。将光纤应变计应用于1 mm 槽深位移天平,进行准度计算;将光纤、电阻2种应变计同时粘贴在传统应变天平及2mm槽深位移天平,进行2种应变计及2种测量方法的性能对比。由试验结果可知:试验中1mm槽深位移天平准度为0.02%;2mm槽深位移天平位移法测量灵敏度相比传统测量方法提高3倍;2mm槽深位移天平灵敏度为1mm槽深天平的1.57倍,但准度有所下降。本研究为小量程气动载荷的测量提供新思路。     

斜拉索在平面内的非线性固有振动特性分析

研究斜拉索在平面内的非线性固有振动特性。从考虑抗弯刚度和垂度影响的斜拉索在平面内发生横向振动的非线性自由振动方程出发,对斜拉索发生单模态振动进行了分析,将拉索运动微分方程简化为带平方项的Du ffing方程,用摄动法求取反映该平方项影响的近似解析解,然后通过求解派生系统的特征值问题来分析拉索模态之间的耦合作用对拉索非线性动力学性质的影响,并与单模态振动分析结果进行了对比和验证。最后结合工程实例讨论分析了斜拉索重量、抗弯刚度、拉伸刚度、张力和倾斜角度对其非线性固有振动特性的影响。     

弹射救生系统大迎角大侧滑角天平设计研究

要实现弹射救生系统大迎角大侧滑角试验技术，其中极为关键的是要研制出满足试验研究总体方案要求的天平。为了提高风洞试验的精度和天平抗冲击的能力，要求天平的总长小于90mm，同时具有较高的灵敏度和刚度。作者采用有限元分析技术，优化天平结构的几何外形尺寸，成功地完成了该台天平的研制。     

基于拓扑优化技术的飞机普通框设计方法研究

为了能够合理地降低飞机结构重量系数,针对飞机结构件,以普通框为研究对象,通过对“敏度阈值”的改进,提出“敏度变阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成拓扑优化算法,用于普通框的材料布局设计。以一轻型飞机的后段某一普通框为例,拓扑优化结果表明：(1)等材料设计时,刚度提高百分之四十;(2）等刚度设计时,材料用量减少百分之三十。由此可以得出：(1)基于“敏度变阈值”的拓扑优化算法用于飞机普通框改进设计是可行的和有效的;(2)给出了一种具有可操作性的设计方法,用以实现框结构“等刚度”的设计思想;(3)所给出的方法易于飞机结构设计人员接受与掌握,并且具有工程实用价值。     

弹性支撑条件下分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析

分析了在各种经典及其派生弹性支撑边界条件下任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到了形式统一的封闭解析解。首先采用分布传递函数方法,得到了轴压等截面梁在各种边界条件下自由振动及稳定性分析的解析解,然后根据分段轴压阶梯梁横截面弯曲刚度和轴向压力沿轴线的变化情况,将梁分成多段子梁,再利用各子梁的解析解以及各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到粱的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。最后通过三阶梯梁的三个算例验证了本文方法的正确性,并针对各种边界条件,计算了各种边界条件下分段轴压四阶梯梁自由振动的前三阶固有频率和失稳载荷参数,分析了固有频率和失稳载荷与其模态形状的关系,探讨了弹性支撑条件下轴压阶梯梁固有频率随弹簧常数的变化趋势。     

机载设备可靠性试验归纳方法研究

在可靠性振动试验的归纳方法中。可靠性试验时间取为典型的一次飞行所经历的时间。本文将时-频分析的思想引入到机栽设备可靠性振动试验的归纳方法中，以某型刚性模拟弹飞行实测数据为对象。获得了可靠性振动试验谱型和试验时问。结果表明，基于时-频方法确定的可靠性试验时间短于典型的一次飞行时间，提高了机栽设备地面试验的效率。     

空间机械臂力学模拟件的设计与优化

为降低机械臂进行地面力学实验时的成本,真实地反映机械臂的力学性能,提出一种机械臂等效力学特性的设计方法,并对机械臂力学模拟件的参数进行优化。根据机械臂的结构原理,对机械臂关节的轴承刚度、扭转刚度进行等效设计,通过目标达到法对机械臂力学模拟件的参数进行优化,将力学模拟件与机械臂各质量模块的质量、质心坐标、质心各方向转动惯量等关键参数进行对比并进行实验验证。结果表明,力学模拟件与机械臂各关节模块力学参数基本一致,力学模拟件能够满足实验要求,可降低力学环境实验成本。     

火箭弹气动弹性发散计算研究

本文对火箭弹气动弹性发散计算进行了较详细的研究，包括与气动弹性发散计算方法有关的结构质量一刚度模型、气动升力模型和安全裕度要求等。     

BUCKLING ANALYSIS OF POLAR ORTHOTROPIC ANNULAR PLATES UNDER UNIFORM PRESSURES

ＢＵＣＫＬＩＮＧＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＰＯＬＡＲＯＲＴＨＯＴＲＯＰＩＣＡＮＮＵＬＡＲＰＬＡＴＥＳＵＮＤＥＲＵＮＩＦＯＲＭＰＲＥＳＳＵＲＥＳＹｏｕＲｅｎｃｈａｎ；ＷａｎｇＹｏｎｇｌｉａｎｇ；ＷａｎｇＸｉｎｗｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｉｒｃｒａｆｔＥ...