适用于海洋平台结构的随机疲劳试验数控系统的设计

为了解决海洋平台结构的疲劳载荷模拟问题,根据平稳随机过程的功率谱密度同结构疲劳损伤间的关系,论证了用随机振动模拟疲劳载荷的可行性,设计了双机随机振动控制系统。该系统以IBM-PC为主机,以Z80CPU为从机。两机间用双向8位并行口通讯,采取松耦合方式共享存储器来交换数据。主机承担信号随机化、谱估计、谱修正等数据处理任务及通讯管理,从机负责输出激励信号和数据采集。在计算机和疲劳试验机之间还专门设计了I/O接口电路。该数控系统已用于疲劳试验,可进行200Hz以下的低频随机振动控制,也可推广应用于海洋平台以外的低频随机振动控制。     

基于代理模型的车载雷达阵面风载疲劳分析

本文采用时域疲劳评估方法对风荷载作用下的结构疲劳寿命进行评估。准确的风载荷等效模型是结构时域响应预示的基础,高精度的时域响应预示方法是实现疲劳评估的关键。在风载荷模型等效方面,根据结构面临的实际载荷工况,通过CFD分析得到阵面在不同角度下的风压分布,利用响应面代理模型拟合出阵面各特征点的风压多项式,进而投影插值得到有限元网格单元上的风载荷曲线。在结构时域响应预示方法方面,发展基于直接法的结构时域响应预示方法,进而研究计算步长、计算格式等对计算精度和计算效率的影响,为疲劳评估提供准确的结构应力时间历程。在时域疲劳评估方法方面,采用雨流计数法对应力/应变的时间历程循环计数,结合材料的疲劳性能对结构进行疲劳寿命预测。基于以上研究,形成适用于工程计算的风载荷作用下的结构疲劳评估方法,为雷达结构设计提供参考。     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

基于广义正交域的一种动载荷识别方法研究

提出广义正交多项式理论，并且基于这一正交域研究线性动力学系统输入输出时域卷积关系变换到广义正交域的线性算子。数值仿真及试验考核表明该方法适用于各种类型的确定性动载荷识别问题，具有良好的识别精度和抗噪声干扰能力，尤其对于短样本冲击载荷的识别更具有独特的优势。该方法在实际工程结构应用时，具有试验成本小，易于实现等特点，是一种十分值得推广的动载荷识别新方法。     

含压电传感器和驱动器的复合材料中厚板有限元分析

基于变分原理和一阶剪切理论，本建立了一种新的机电耦合矩形有限单元．该单元具有四个节点20个位移自由度．电自由度为单元中的压电铺层层数。通过静态控制方程推得的旋转位移表达式中含有横向位移的三次导数．从而该单元不仅能分析薄板的变形．而且还能分析中厚板在电载荷和外力载荷作用下的变形。然后．根据所建立的有限单元．结合相关方程．编写了有限元分析程序并对一些算例进行了数值模拟．通过将所得结果与有关献的结果进行对比．验证了本单元的有效性。最后对压电非均衡复合材料在电载荷作用下的变形进行了分析。结果表明．当复合材料中正的铺层角和对应的负铺层角的厚度比改变时。在相同电载荷作用下对结构的变形有较大的影响。     

导弹强度试验中的多变量控制问题

在导弹结构静强度和热强度试验中,不可避免地要对结构进行多点加载和多域加热的实时控制。多点加载时通过结构弹性变形产生各加载点的载荷相互影响,多域加热时由于结构温区间的热传导产生各控温点温度的相互影响;多点加载多域加热同时作用时,产生结构上的载荷与温度问的相互影响,这些影响统称为耦合。为了保证实验正常进行,达到各加载点和控温点的控制精度,必须对载荷和温度进行多变量实时控制。本文针对部内某型号导弹强度试验设备研制中的热载多变量控制问题,作了比较详细的分析研讨,提出了载荷解耦控制、载荷广义协调解耦混合控制、载荷协调偏差控制、给定值为加载速度的载荷解耦控制及温度解耦复合控制等控制方案,对其控制原理、适用范围和设计方法作了全面论述,以期此文能对导弹强度试验的多变量控制研究有所促进。     

随机载荷下累积损伤可靠性计算

本文对导弹受随机载荷作用时,考虑载荷在空域和时域上的分布状态,分析了强度累积损伤可靠性计算模型,并列举了算例。     

考虑剪切变形时轴向载荷联合作用下压杆屈曲

在考虑剪切变形对压杆弹性屈曲影响的基础上,采用摄动法研究了压杆在轴向压力和轴向均布、载荷联合作用下的弹性屈曲问题,推导出了压杆弹性屈曲模态函数和屈曲载荷的特征方程,并讨论分析了剪切变形、轴向压力、轴向均布载荷对压杆屈曲的影响。算例分析表明,摄动法计算的结果与Bessel函数法计算的结果相差较小,剪切变形对压杆在轴向压力和轴向均布载荷联合作用下发生弹性屈曲影响不大。     

均匀受压粘弹性圆环稳定性分析

采用Boltzmann线粘弹性元件本构理论,运用假设模态法、Galerkin方法及数值计算相结合的方法,建立了均匀受压粘弹性圆环的屈曲模型,研究了粘弹性系统在外在载荷的作用下的极限载荷及稳定性位移问题。发现了粘弹性结构蠕变屈曲的典型特征：延迟失稳。通过极限分析法和数值方法研究了环失稳后的后屈曲模态及相关参数对系统后屈曲解的影响。     

脉冲侧压下的筒壳弹性屈曲

本文利用弹性理论对在空气冲击波作用下的圆柱壳的侧压稳定性进行了计算分祈,在不圆度为1％、最大位移为半径的5％时,计算结果与实验结果有很好的一致性。引入等效加载时间概念来表征载荷的时间特性,得到了载荷～冲量关系。通过对各种结构尺寸的临界载荷的计算,证明动力过载系数不仅与加载时间有关,而且与结构有关。在厚度一半径比大于0.005或长度-半径比小于4的区域内,临界载荷对结构几何参数比较敏感。     

基于随机截尾数据下Weibull分布的参数极大似然估计与应用

对服从Weibull分布的随机截尾数据建立似然方程,给出形状参数和尺度参数的极大似然估计,通过参数极大似然估计对火箭发动机试车试验数据进行了可靠性评估分析,算例得到的形状参数估计值与实际工程应用的经验估计值十分接近。     

民机机翼结构静力破坏预估研究

为避免飞机结构试验的灾难性破坏,一般要求在试验前对试件的破坏载荷与部位进行预估。采用工程法和有限元法相结合的手段对民机机翼结构进行了破坏预估分析,给出了危险部位及其破坏载荷和安全裕度。此外,又根据该机翼非破坏试验的测量数据,对所预估的可靠性进行了分析认证。采用对"计算"的安全裕度与"试验"的安全裕度对比的方法,阐明了所预估结果的可靠性与偏安全性,可满足工程实用要求。     

具有随机刚度薄板小挠度问题的数值分析

从薄板小挠度问题的控制方程出发，将结构的随机参数统一到刚度随机场中，采用局部平均法对刚度随机场进行离散，并将其融于二阶差分方法的列式中，给出了求解刚度随机时薄板上各点位移的数字特征的随机有限元法。该方法不但可以解决复杂边界下的薄板小挠度问题，而且进一步解决了结构的可靠度问题。文中最后对算例进行了计算，用解析解验证了本文方法的正确性。     

齿轮抗弯曲疲劳可靠度预测的方法

把齿轮弯曲疲劳失效处理成随机事件，以这个随机事件为研究对象，用齿轮抗弯曲疲劳的累积损伤强度ＫＷ和总疲劳损伤量ＤＷ来描述弯曲疲劳失效随机事件，得出用概率描述的弯曲疲劳的疲劳累积损伤模型。用这个计算模型，提出齿轮抗弯曲疲劳可靠度预测的方法。     

航空电机绕组绝缘热老化过程的可靠性模型

电机绕组绝缘寿命很大程度上决定了电机的寿命,而绕组绝缘寿命又与电机绕组温度密切相关。航空电机的工作条件与地面电机相比有很大的不同,如高空、高速和负载变化大等问题。而且由于重量轻、体积小等特殊要求,使航空电机的电负荷、热负荷都比地面电机大得多,这样不仅使航空电机绕组的工作温度高,而且还具有很大的随机性。因此,根据电机绕组工作温度的变化来分析航空电机绕阻的可靠性模型和寿命是十分重要的。 本文从航空电机绕组工作温度的随机性出发,建立了定量的可靠性模型,推导了绕组绝缘热老化过程的可靠度、失效率及平均寿命的计算公式,为航空电机的可靠性分析、设计提供了基础。     

飞行器结构强度的可靠性检验

本文首先分析了结构强度检验的现状及存在问题,讨论了结构可靠性检验的一般概念和常用的三种抽样检验方法,包括抽样样本平均值的检验方法、计量序贯检验方法和抽样个值的检验方法.根据抽样检验理论,本文提出了飞行器结构强度可靠性检验的合格系数概念及如何确定它的方法.合格系数与安全系数是本质上不同的两种概念,前者决定抽样检验的合格载荷,后者决定强度计算的设计载荷.     

气动加热与结构温度场耦合分析平台研发技术

介绍了气动加热采用工程算法条件下,分别基于自研结构温度场有限元分析软件ASTSA和商用软件MSC／NASTRAN,气动加热与结构温度场耦合分析平台的研发技术。该耦合分析平台适用于Ma〈6的超音速飞行器典型热影响区的气动,热耦合分析,其可靠性和精度通过了工程实例考证。在3〈Ma〈6的超音速飞行器概念设计阶段,利用该平台可以提高结构温度场预估精度,缩短飞行器设计周期。     

结构动力可靠性探讨

结构可靠度是结构设计的重要指标之一。在工程设计中,作用在结构上的载荷往往是一个随机过程,例如,作用在高耸结构上的阵风,作用在建筑物上的地震载荷以及作用在火箭弹体上的脉动载荷等等。本文采用结构有限元分析方法,基于首次超越破坏模型和累积疲劳损伤破坏模型,介绍了一个计算在随机载荷和随机运动约束下的结构动力点可靠度的计算系统。     

板壳结构非线性动态随机响应的模态降阶分析

航空航天飞行器中的板壳结构在强噪声、高温和机械力载荷共同作用的环境中常会产生大振幅非线性随机振动响应,对非线性动态随机响应问题的模态降阶分析方法进行了综述。先介绍了模态降阶分析的基本原理,然后总结模态降阶技术的实现方法。分析每种方法的优缺点和适用范围,提出了目前研究存在的一些问题及今后的研究方向。     

基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法研究

描述了基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法。采用特征造型方法建立了弹性折叠机构几何模型,CAD二次开发技术实现了折叠机构模型的参数化自动建模;考虑折叠机构几何参数不确定性,建立了折叠机构可靠性动态分析模型;基于功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析问题简化为静态问题;采用一次二阶矩法分析了机构折叠时间、最大应力和机构寿命的可靠度;以折叠机构几何参数为设计变量,采用修正的可行方向法驱动优化使折叠机构质量最轻且寿命更长。数值分析结果显示功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析简化为静态可靠性分析,可以在保证分析精度的前提下,提高可靠性分析效率;同时与传统优化方法比较表明,可靠性优化设计方法可以通过牺牲部分优化目标性能换取优化设计结果可靠性的提高。