旋翼异形桨叶大变形气弹动力学分析与试验研究

采用大变形梁理论建立一种旋翼桨叶气弹动力学分析方法,桨叶应变能分析分解为一维非线性分析和二维剖面特性分析,将应变能方程中的广义应变用桨叶参考轴线处弹性运动表示,保留所有非线性项,推导出的桨叶大变形应变能公式在气弹分析中使用更为方便.集成惯性力与气动力计算模型形成气弹分析方法.异形桨叶模态试验的计算结果与试验测试结果以及国外大变形梁试验结果的比较,验证了本文结构模型的正确性.计算了旋翼的气弹稳定性,研究了异形桨叶几何参数对旋翼桨叶气弹稳定性的影响,计算结果表明了分析方法的有效性,分析精度得以明显提高.     

非线性薄梁结构对冲击波载荷的大挠度响应分析

采用大挠度弹性梁理论和中心差分法分析计算了非线性薄梁结构对冲击波载荷作用的大挠度响应，模型包括了纵向变形和横向变形之间的弹性耦合。算例给出了拉－弯耦合、拉／弯刚度比和冲击波冲量对挠度响应的影响。     

大挠度复合材料柔性梁的静力学分析与试验

提供了一种处理具有结构耦合的大挠度复合材料柔性梁的分析方法。在将三维弹性问题分解为二维线性剖面特性分析和一维非线性分析的基础上，采用有限元法计算梁的二维剖面刚度特性，编制了具有多个单元库的程序软件，它能有效地处理复杂剖面形状，对参考剖面点的翘曲位移未加任何限制；一维非线性分析时用Ｅｕｌｅｒ角描述梁的空间变形位置，建立的非线性微分方程组适用于任意大变形情况。文中给出了详细的分析与试验结果，并着重分析和试验了根部安装角分别为０°，４５°的两种情况，揭示了结构耦合对变形的影响，试验与分析具有良好的一致性，表明本文方法及处理简便、可行。     

欧拉-伯努利梁平面超大挠性变形问题变分法求解

对于欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题，由于其复杂的非线性几何方程，以位移为基本变量进行求解时，通常只能采用如多重打靶、微分求积等数值方法求得梁上离散点的位移值。本文研究了欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题变分法求解理论。通过假设多项式形式的梁的曲率试函数以及常数中心线应变，基于欧拉-伯努利悬臂梁的基本假设，推导出了相互耦合的位移函数的精确表达式，并基于变分法理论和三角函数级数展开，推导出欧拉-伯努利梁的非线性控制方程组。利用迭代法对非线性控制方程组中的未知参数进行求解，最终得到欧拉-伯努利悬臂梁的位移函数的解析表达式。利用有限元计算结果对提出的变分法求解理论进行验证，并分别计算了欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束情况下的大变形。算例表明，基于本文的变分法求解理论，利用6个未知参数，即能够精确预测欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束下的超大挠性变形，该研究成果为欧拉-伯努利悬臂梁的超大变形问题提供了新的求解方法。     

基于局部不变性的航空C型梁配准方法

在数字化测量分析技术中,如何保证变形后的C型梁实测点云数据和标准数模精确可靠的匹配在航空制造领域仍然是一个技术难题。本文对加工成型后的C型梁变形状态初步分析后,发现形变主要为两侧面向内的收缩变形,而底面变形量几乎可以忽略不计。为了更好地将实测数据和数模配准,结合初步分析结果,本文主要采用了点对特征(Point pair feature,PPF)粗配准和迭代最近点(Iterative closest point,ICP)精配准结合的方法,开展了关于C型梁实测数据与理论数模的配准技术研究。其中粗配准之后,为了提高精配准的精度对C型梁三维点云结构进行平面分割,选择变形量较小的底部作为精配准局部约束进行配准。研究表明该方法可以有效提高C型梁数模和实测数据配准精度,最终在后续测量中可以根据实测数据与标准数模精确配准后尺寸差异对C型梁加工质量分析,检测其是否符合尺寸精度要求,对工程实践有较高的应用价值。     

基于ADAMS风洞柔壁喷管动力学仿真分析

基于刚柔耦合动力学理论,联合ADAMS和PATRAN/NASTRAN软件,对风洞柔壁喷管进行了动力学仿真,同时运用NASTRAN软件有限元分析了柔壁部件的非线性变形.比较两种计算结果发现,忽略柔壁变形的非线性,动力学仿真会存在较大误差.为此,采用分段线性化的方法,计入柔壁的非线性变形,改进柔壁喷管的动力学仿真模型.结果表明:改进后的动力学仿真准确度较高,可应用于柔壁喷管运动控制设计.最后,进一步分析了推杆驱动位移对柔壁结构强度的影响关系,为合理控制推杆驱动,确保柔壁无损伤提供必要的理论依据.     

塑性动态断裂过程中梁的塑性铰转动因子的确定方法

运用理论分析方法和实测试验方法，探讨了梁在塑性动态断裂过程中，其塑性铰转动因子的变化规律，提出了断裂过程中塑性铰几何转动因子的概念及其确定方法，并以３点弯曲梁理论分析解为例，计算了梁在塑性动态断裂过程中，其塑性铰转动因子的变化规律。该计算结果与３点弯曲梁动态断理解实验实测相一致。理论分析进一步明确了梁的塑性铰转动因子具有几何与物理两种不同的本质含意，并可直接用于修正梁的塑性动态断裂的理论分析解。     

反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应

对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。     

二维几何非线性问题的线有限元解法

提出了在线有限元方法中考虑几何非线性二维问题的理论公式和计算步骤，并以完全的拉格朗日表述为基础，首次导出了用线有限元方法进行结构分析中大变形问题载荷增量法的基本公式，对计算过程中的重要方面：包括对非线性微分方程线性化的方法，分步迭代的步骤等进行了详细讨论，以这些公式为基础，编制了相应的计算程序，并给出了算例，结果是令人满意的。     

空间大挠度梁的有限元动力学响应分析

从弹性梁的非线性应变位移关系出发，结合Hamilton变分原理推导出了作大挠度振动的空间梁的动力学有限元方程。方程中考虑了与变形相耦合的非线性惯性项。计算表明，作大挠度振动的悬臂梁的响应是由不同的谐波成分组成；在相同结构阻尼影响下，大挠度梁的稳态振幅比线性情况下的稳态振幅要低；非线性惯性项与弯扭耦合项对系统的动力学特性有比较明显的影响。