航空发动机附件机匣壳体变形分析

研究工作状态下附件机匣的壳体变形,对于提高航空发动机的安全性、可靠性具有重要意义.结合使用MASTA软件和ANSYS软件,综合考虑齿轮、轴、轴承和壳体等零部件的变形及其在传动过程中的相互影响,得到真实的轴承载荷和壳体变形结果,并提出通过计算齿轮轴平行度的方法对壳体变形量进行评估的方法.此外,采用杠杆砝码加载,模拟实际工作中扭矩传递的壳体变形试验方法.将试验值与计算值进行对比分析可知,二者虽然存在一定误差,但量级基本一致,该方法可作为机匣壳体变形试验的1种探索性测量方法.     

基于混合率模型的功能梯度材料火箭壳体振动特性分析

为了研究功能梯度材料(Functionally Graded Material, FGM)火箭壳体的振动特性,本文发展了一种基于混合率模型的FGM材料性能计算方法。首先,对FGM壳体的材料分布特征进行了分析研究,建立了统一的材料公式模型,可表征材料性能沿厚度方向变化规律不同的多种FGM材料模型。其次,建立了FGM壳体材料的几何分层模型,基于混合率法则推导得到了宏观等效的正交各向异性材料性能参数表达式,并讨论了分层数对预测结果的影响。然后,将该方法用于带孔平板、圆柱壳体、锥形壳体和球形壳体的振动分析,计算结果与相关文献结果具有较好的一致性,最大误差不超过2.33%,表明本文方法具有较高的精度。最后,将本文方法成功用于FGM火箭壳体的振动特性分析,针对材料性能沿厚度方向的几种不同分布模式,计算了FGM火箭壳体的前10阶固有频率和振动模态。     

固体火箭发动机壳体强度热力耦合分析

为了研究导弹发动机壳体在高空飞行时的温度、应力、应变状态,从而对壳体的结构强度进行校核,研究了导弹壳体气动加热的计算方法,建立了某发动机壳体的三维有限元模型,合理简化气动边界条件,计算壳体温度随导弹飞行时间的变化.对比风洞试验结果,有限元计算结果与试验结果一致性较好.分析了ABAQUS软件热-力耦合实现方法,对该模型施加不同时刻的外力载荷,实现壳体的热-力耦合数值分析.进行热-力耦合联合加载试验,对比计算结果与试验结果,计算结果与试验结果吻合较好.壳体的应力、应变都远小于材料的极限值,壳体结构安全.该有限元计算方法可以用来进行壳体的热-力耦合强度分析.     

静电引信探测的主要影响因素分析

文章采用电磁场数值仿真的方法对影响静电引信探测的主要因素进行了分析。首先,在导弹壳体不存在的理想情况下验证了仿真模型的准确性;然后,分析了导弹壳体存在时,导弹壳体对探测结果的影响以及壳体带电、海/地平面对探测结果的影响。仿真结果表明,导弹壳体会导致电极板上的感应电荷和感应电流比理论值大,而壳体带电、海/地平面对探测电流基本没有影响。     

某型飞机作动筒壳体裂纹故障分析

针对某型飞机作动筒在使用过程中壳体出现裂纹现象,使用工业CT扫描、实物分解检查、金相组织分析等观察裂纹形貌,并利用断口失效分析、壳体有限元分析、现场检查取证等方法对裂纹产生原因进行分析。结果表明:退刀槽的R角小于图纸要求,但有限元仿真结果显示,退刀槽的开裂R角位置未发生塑性变形,活塞杆和壳体磨损痕迹也在正常工作范围内,壳体的组织、硬度、材质正常,壁厚也符合技术要求,因此推断该壳体裂纹应为加工刀痕、疲劳应力和退刀槽的R值较小等多因素导致的疲劳裂纹,为偶发性故障,为降低壳体发生裂纹的概率,可采取对壳体退刀槽部位抛光、振动光饰等措施。研究结果为预防及降低裂纹故障发生率提供一定方法。     

大型圆柱壳体与法兰对接环缝焊接变形的数值分析

用数值方法及相似分析法研究了大型圆柱壳体与法兰对接环缝引起的焊接变形。研究结果表明：圆柱形壳体与法兰对接环缝将引起壳体的径向变形及法兰平面度的变化；当不考虑角变形时，采用纵向收缩力模型对圆柱形壳体与法兰对接环缝进行有限元分析的结果与相似分析相吻合，且与实际焊接结果一致。     

立式转子试验设备包容壳体厚度设计

为了解决试验器条件下航空发动机轮盘爆裂产生的能量问题,采用包容曲线法、破坏势能法、2阶段能量法及数值仿真法进行立式转子试验设备包容壳体的厚度设计。计算结果表明:轮盘爆裂后最大碎块为1/3轮盘碎块,并且碎块最大平动动能明显高于平均平动动能;依据已有的试验结果,对得出的结果进行安全性评定;采用2阶段能量法计算得到的结果与试验结果的符合性较好,仿真分析需要准确的失效应变数据以得到可靠结果,最终使用2阶段能量法以3倍安全系数确定包容壳体的厚度应不小于0.2 m。     

2．4m风洞壳体水压试验技术

水压试验是风洞洞体建造过程中作为检验设计、施工质量的重要手段。本文主要阐述2．4m风洞承压壳体整体水压试验的技术特点、试验目的及总体技术方案，简要介绍了以壳体应力分析结果为参考并结合风洞结构设计经验的风洞壳体位移、应力及支座反力监测部位选择方法，简要给出了风洞壳体整体水压试验的关键步骤，并将水压试验测量结果和应力计算结果进行了比较。2．4m风洞承压壳体整体水压试验的一次成功表明：基于壳体应力分析技术和独特的水压试验程序的2．4m风洞水压试验技术是安全可行的。     

火箭发动机的爆破压力预估

本文用弹性——塑性和简单的不稳定性理论预估火箭发动机壳体的爆破压力。而材料的特性经验地用修正的Ramberg-Osgood的公式表示。当发动机壳体达到塑性不稳定时,就发生爆破。对发动机壳体的静态和动态两种情况进行了分析。在静态情况下,推出了爆破压力方程的显式。对于飞行状态,爆破压力是不显示地从一个超越方程的根而得出。分析计算基于如下假设:在发动机壳体最薄的断面产生破裂,如在平行的部位或圆盖形的端部。这个理论得到了验证,与试验结果极为吻合。对于特定的发动机壳体而言,预估的爆破压力的误差在3％之内。在专用设备上静态模拟飞行条件。     

某燃气发生器壳体的结构可靠性分析与评估

对某燃气发生器壳体的可靠性进行了分析，应用应力和强度均服从正态分布时结构可靠度的置信下限公式，得到了壳体在整个工作期间内的可靠度的置信下限，说明壳体温度的变化对其结构可靠度的影响不可忽视。     

一种楔环刚度等效方法

为了确保分析精度的条件下提高带楔环的鱼雷结构分析效率,在优化设计的基础上建立了一种楔环刚度等效方法.建立带接触的三维细节实体元有限元模型和全壳元有限元模型,分别进行非线性静力分析和线性静力分析,以连接部位壳元刚度为参数,以全壳元模型与三维细节模型挠度一致为目标开展优化设计,通过优化设计得到连接部位的楔环等效刚度.采用等效刚度模型和模态分析后发现,等效模型可以在计算精度和计算效率之间取得较好的均衡,证明提出的方法在鱼雷结构设计和强度研究中具有较高的应用价值.     

声激励柱壳响应分析中的结合受纳函数

结合受纳函数 (Joint Acceptance Function)是分析声载荷作用下结构特性时遇到的一个特殊的函数。这个函数不仅取决于结构模态 ,还取决于声场特性。本文以柱壳结构为研究对象 ,从分析结合受纳函数的定义、性质入手 ,研究如何利用结构分析中广泛采用的有限元数值结果来计算结合受纳函数 ,获得一种解决工程问题的通用方法。通过和解析解获得的结果比较说明这种结合受纳函数的数值计算方法是可行的。     

噪声载荷作用下薄壁柱壳结构的随机振动响应的估算方法

给出了噪声载荷作用下薄壁柱壳结构随机振动加速度响应功率谱密度的计算公式和计算方法,并与实际测量获得的加速度响应功率谱密度进行了比较,计算的功率谱与实测的功率谱具有较好的一致性,说明这种估算噪声载荷作用下薄壁柱壳结构随机振动加速度响应功率谱密度的方法是合理可行的。用同样方法导出的Von Mises应力响应的功率谱密度及其均方值的计算公式,可直接用于疲劳强度分析。      

基于滑窗包络线法辨识复合圆柱壳结构的模态阻尼

由于复合圆柱壳阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识该类结构的模态阻尼,因此提出一种基于滑窗包络线法的模态阻尼测试方法.首先,详细说明了滑窗包络线法测试复合圆柱壳阻尼的原理和总体思路;然后,提出了具体的测试复合圆柱壳结构模态阻尼的流程;最后,以局部涂敷约束层阻尼材料的复合圆柱壳为研究对象,对其阻尼特性进行了测试,并讨论了激励幅度对模态阻尼的影响.测试结果表明,所提出的方法获得的前5阶阻尼结果对应的方差最大不超过0.02%,具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度.      

燃烧室火焰筒结构在随机噪声作用下的振动响应分析

针对航空发动机燃烧室火焰筒结构声疲劳问题,建立了某型航空发动机燃烧室火焰筒有限元计算模型。采用耦合的边界元和有限元方法对该结构进行声激励载荷作用下的响应进行计算,获得该结构在不同声压级下的振动位移和应力响应结果,对燃烧室火焰筒结构疲劳故障分析和抗声疲劳结构设计具有一定参考价值。     

壁板铆接变形分析及铆接顺序规划研究

壁板是构成飞机气动外形的重要组件,提高其外形装配精度对保证飞机的飞行性能至关重要。传统的研究主要集中在铆钉及孔周围的变形,而对壁板铆接整体变形的研究较少涉及。以壁板自动钻铆为对象,以单钉铆接变形分析为元模型,提出了壁板铆接"局部-整体"变形快速求解方法。钉孔周围采用体单元,壁板其余部分采用壳单元,利用"体-壳"连接建模方法,构建了"局部-整体"映射加载模型,将钉孔周围复杂的应力应变状态传递到壁板整体薄壳模型上,实现了壁板铆接变形的快速计算;以铆接变形最大值最小为目标,采用遗传算法进行铆接顺序优化,实现了对壁板铆接变形的有效控制。     

面向集中力扩散的回转曲面加筋拓扑优化方法

为了提高航天器回转曲面加筋型连接结构的集中力扩散效率,需要开展回转曲面加筋集中力扩散结构设计。传统放射肋设计方法普遍依赖设计经验、难以满足集中力高效扩散需求。因此,提出一种面向集中力扩散的回转曲面加筋拓扑优化方法。第1步,建立了一种基于各向异性过滤技术的集中力扩散拓扑优化方法,保证拓扑优化结果满足回转曲面加筋制造工艺要求;第2步,提出了一种基于网格变形技术的拓扑优化结果智能重构方法,可高效准确地对回转曲面加筋拓扑优化结果进行模型自动重构。基于所提出方法,以卫星平台对接环这种典型的回转曲面加筋壳为对象开展算例研究,并将优化结果与传统放射肋设计结果进行对比。结果表明,所提出的优化方法可得到加筋构型清晰、满足回转曲面加筋制造工艺要求的优化结果,且具有集中力扩散效率高、网格质量依赖性低、拓扑特征重构高效等优点。     

复合材料壳体的应力和稳定性分析

一、引言 在现有的文献中,复合材料壳体的稳定性计算,大都采用环元针对轴对称分布载荷的轴对称旋转壳进行的。但是在实际结构中有大量的非轴对称壳体,壳壁大都是变厚度,实际载荷也大多是非轴对称分布,并且往往还有由温度改变而产生的热应力,或称它为“热载”。为了解决这些更为广泛的实际问题,开展了这项研究工作。     

纤维缠绕壳体参数程序设计

纤维缠绕壳体在生产前必须求得缠绕角、线型、缠绕层次、挂轮比等诸多参数。目前采用的是人民计算及查找的设计方法。该方法过程繁琐,效率低下,稍有不慎就会发生错误,且必须全部重新进行设计。为此,作者开发了一套利用计算机进行设计的系统。该系统提供了有关算法及Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ源程序。使用该软件,可在计算机上完成纤维缠绕壳体参数的设计工作,大大提高了设计者的工作效率。该软件使用方便,设计结果精确可靠。