基于压弯刚度匹配论则的复合材料加筋板结构优化设计

提出一种评估加筋板承载效率的量化方法,用于初步实现复合材料加筋板中加强筋布局与尺寸的优化.讨论了不同压缩与弯曲刚度的匹配模式对于复合材料加筋板临界失稳载荷的影响.将全局失稳载荷、局部失稳载荷与静载荷的接近程度作为评判结构承载效率的指标,构建了一种以压缩、弯曲刚度系数作为设计变量并反映结构效率的代理模型,避免了局部最优点的出现,更利于数值寻优.通过一种典型复合材料加筋板的有限元分析验证,发现压-弯刚度匹配模式与结构效率之间存在明显关系.优化后壁板的临界失稳载荷与所施加的静载荷基本一致,从而验证了基于承载效率以及结构总体刚度匹配关系的优化方法的可行性.     

复合材料旋翼桨叶剖面扭转刚度计算

本文对Krahula,J.L.等人提出的“圣维南扭转的有限元解”作了合理的改进,使改进后的公式能很方便地编成计算程序,作复合材料旋翼桨叶的扭转刚度计算。还应用改进后的公式计算了两种型号直升机旅翼桨叶的扭转刚度,计算值和试验值有很好的一致性。     

结构切线刚度矩阵与割线刚度矩阵之间的关系

从结构的总势能泰勒级数展开式出发,推导了结构的切线刚度矩阵和割线刚度矩阵之间的数量关系.其结果可用于结构非线性稳定性分析,并且不仅可用于有限元法,还可用于瑞利-李兹法(Rayleigh-Ritz method)、伽辽金法(Galerkin method)等.     

单向联轴器折叠弹簧设计方法（英文）

目前国内普遍采用的单向联轴器压紧机构为传统的圆柱弹簧，其结构复杂、装配难度大，且使用过程中易出现偏载，降低联轴器可靠性。为提高单项联轴器可制造性和寿命，本文提出一种折叠弹簧，采用卡式第二定理推导出其等效刚度理论计算公式，并建立了刚柔耦合有限元模型，对弹簧的压缩过程进行数值模拟，研究分析了其分段线性的刚度特性。提出了折叠弹簧参数化设计方法，在给定工作载荷和工作长度的情况下，以等刚度假设为前提，压缩长度、工作段占比和长厚比为约束条件，能够实现弹簧结构参数的快速优化设计。最后，研制了折叠弹簧样件，进行弹簧刚度试验，验证了理论模型、仿真模型及设计方法的正确性。     

复合材料剩余刚度概率模型研究

纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)的疲劳剩余刚度分布数据是FRP结构疲劳可靠性评估的基础数据之一。本文首先提出了一种剩余刚度概率模型。该模型的中值曲线为指数函数和线性函数的组合,且在给定归一化寿命下的剩余刚度服从正态分布。然后完成了两种铺层的玻璃纤维和碳纤维试件静载及疲劳试验,得到两种材料不同载荷下的剩余刚度变化曲线。通过研究发现,本文提出的模型可以较好地描述试验结果。     

大变形复合材料柔性梁刚度计算与试验验证

根据复合材料柔性梁的结构与变形特点，基于Halpin-Tsai等公式对材料模量进行修正，采用桨叶专用软件Blade computer aided desigh(BCAD)对柔性梁的刚度（ 除扭转刚度）进行计算，扭转刚度采用经验公式进行计算。结果表明该方法不仅能提高柔性梁剖面刚度计算的准确性，而且也为无轴承旋翼/尾桨的动力学、载荷计算的准确性提供了保证。     

舵-液压伺服机构刚度参数识别

本文探讨了从舵—液压伺服机构模态试验结果中识别液压伺服机构刚度参数,进而修正有限元计算模型,进行结构振动特性计算的技术途径,介绍了该方法的实际应用.     

正负刚度并联准零刚度隔振器的静态特性研究

研究了一种准零刚度隔振器,这种隔振器由一对斜置弹簧和一个竖直弹簧组成。由斜置弹簧产生负刚度特性,与垂直弹簧产生的正刚度相互并联,从而产生准零刚度特性。本文研究了该准零刚度隔振器的力-位移特性和刚度-位移特性。通过理论推导,研究了该隔振器产生准零刚度特性的机理,从而获得了准零刚度隔振器的几何构型,在此基础上分析了准零刚度隔振器的静态稳定性。最后该隔振器的力-位移特性和刚度-位移特性的多项式表达,从而可以降低分析难度且具有足够的精度。为准零刚度隔振器的静力学设计奠定基础。     

楔形杆单元刚度矩阵计算特殊变载面构件配筋的探讨

本文利用楔形杆单元刚度矩阵，计算出特殊变截面构件每一点处的内力，然后根据控制内力进行截面配筋计算。该方法在计算内力时，考虑了截面变化的影响，因此，较其余方法具有较好的精度，更能反映实际受力情况。     

微分求积单元法分析变曲率井内受径向约束管柱的非线性屈曲

基于Love的空间弯扭杆平衡方程,通过引入井壁约束条件导出了平面变曲率井内受径向约束管柱的平衡方程。采用微分求积单元和增量迭代法求解了曲率线性变化的井内管柱的非线性屈曲问题,通过与有限元计算结果的对比验证了所构建方法和编写程序的正确性,而且还表明微分求积单元法有方法简单、易于实施,计算量少、精度较高等优点。计算结果表明,等曲率井内管柱屈曲的临界载荷明显大于曲率线性变化井内管柱屈曲的临界载荷,另外,变曲率井眼的曲率变化对管柱弯矩、井壁约束力有显著的影响。     

基于有限元的飞机机翼刚度分析

以机翼翼盒有限元模型为基础,把有限元模型与结构几何尺寸数据相关联,提出了一种飞机机翼翼盒刚度分析的新方法。以有限元软件MSC.Patran为平台,利用其二次开发语言PCL开发了飞机机翼翼盒刚度分析程序。几个典型翼盒剖面刚度分析算例的结果表明,程序计算结果准确、界面直观,能显著提高工作效率。有限元模型和几何尺寸数据相关联的方式也为后期机翼翼盒刚度分析设计、甚至优化提供了支持。     

复杂布局机翼结构多约束优化设计

机翼结构需要同时满足强度、刚度、气弹和设备安装等要求,布置多个外挂设备的机翼结构设计约束更加复杂,传统方法难以得到最优方案。本文提出了通过约束机翼剖面弯曲刚度和扭转刚度来控制气动弹性的方法,研究了稳定性和位移敏度计算理论,结合工程准则法和数学规划法,搭建了适用于复杂布局机翼结构的多约束优化流程,以国产结构分析软件HAJIF为平台进行了程序实现,并结合工程机翼案例进行了方法验证。优化结果表明,本文方法能够以静力分析模型为基础,同时考虑强度、刚度和稳定性等多种约束形式,在有限计算机时内给出最优设计方案,具有一定的工程应用价值。     

三维机织复合材料拉伸损伤

采用三维实体有限元方法,结合周期性边界条件,研究了三维机织复合材料在经向拉伸和纬向拉伸载荷作用下损伤的起始、扩展直至最终破坏的全过程。分析中抛弃了以往损伤研究中采用的单元消失技术,对破坏的基体单元和纤维束单元均按方向进行刚度折减。制作三维机织拉伸试件并进行了相应的试验,计算结果和试验结果吻合良好,证明了该研究方法的正确性。     

高速加工HSK工具系统的力学模型

根据HSK工具系统的结构和工作机理建立了HSK工具系统的力学模型,分析了影响工具系统刚度的主要因素和载荷与加工质量之间的关系,揭示出HSK工具系统刚度变化的基本规律,理论分析结果与实验结果吻合.在此基础上,提出评估工具系统的性能不仅要考虑工具系统的静刚度,而且要进一步考虑工具系统的动刚度.最后,给出了HSK工具系统型号的选择原则,并建立了相应的优化操作条件.     

全复材机翼桁条的结构布局和尺寸对刚度的影响分析

利用薄壁结构力学剖面计算的理论,通过计算获得全复合材料机翼的扭转和弯曲刚度及刚心位置,并进一步研究了桁条的结构布局对机翼整体结构刚度的影响。结果表明:机翼的剖面刚度随桁条的尺寸和分布的变化而改变,桁条最佳间距为130~150mm。该内容的研究为复合材料飞机机翼结构设计和气动弹性分析提供了重要依据。     

纤维断裂引起层合板多向刚度减缩的细观力学模型

研究了纤维断裂对连续纤维增强树脂基复合材料刚度的影响，建立了分析这种影响的细观力学模型，给出了描述纤维断裂引起的单向板四个弹性常数减缩的表达式。分析结果表明：在纤维断裂为主损伤控制模式阶段，单向板的四个弹性常数随着纤维断裂百分数增加而线性下降。     

X-Cor夹层结构的平压性能

通过力学分析得到X-Cor夹层结构平压模量的解析式和计及泡沫对z-pin横向支撑的平压强度预测公式。分析X-Cor夹层结构平压模量的理论值与试验值误差,提出了结构屈曲和z-pin的长度差异引起的刚度折减的修正模型,修正后的夹层结构平压模量的理论值与试验值吻合。理论公式为X-Cor夹层结构的设计提供依据,进而为X-Cor夹层结构新材料在工程领域的应用奠定了基础。     

某型机后机身平尾颤振模型设计刚度模拟的探讨

本文探讨了飞机低速颤振模型刚度模拟计算的一种方法。用此方法对某种型号飞机的后机身、平尾刚度进行设计计算,试验结果表明,这种计算方法是可行的。