复合材料强度的统计特性及其对结构设计的影响

本文讨论了复合材料强度的统计分析方法。对于所采用的两参数威布尔分布函数,用取自资料上的强度数据,做了参数估计及假设检验。在统计分析的基础上,给出确定设计许用值的方法。讨论了基于结构可靠性、考虑材料强度统计特性时选取安全系数的途径。最后提出两点讨论。     

航空发动机高负荷涡轮盘双辐板结构优化设计

转速高负荷重的涡轮盘是发动机重量大户,采用单辐板结构设计难以有效减轻重量。提出并建立了涡轮盘双辐板结构优化设计数学模型及方法,筛选了涡轮盘子午面形状设计参数,建立了应力约束条件,利用AN-SYS优化平台,编制了轮盘结构优化程序。针对典型高负荷涡轮盘结构优化问题,分别进行了单辐板盘和双辐板盘结构优化设计,结果表明,在满足轮盘变形、强度要求的条件下,双辐板盘比单辐板盘重量可减少25.3%,应力分布更均匀,说明对于高负荷涡轮盘,双辐板盘具有明显的优势。     

平流层系留气球气动参数敏感性分析

推导了平流层系留气球三维数学模型,提出了从系统优化设计和驻空试验特性研究两个角度进行参数敏感性分析的意义,给出了两个角度下参数敏感性分析方法,并从这两个角度对系缆法向气动力系数、气球气动阻力系数和气球气动升力系数进行了敏感性分析。结果表明：减小系缆法向气动力系数在系统优化设计中能够显著提高系缆最大安全系数,并在驻空试验中能够减小系缆张力和提升系统抗风能力;气球气动阻力系数和气球气动升力系数对设计阶段提高系缆最大安全系数没有影响,但参数变化会显著影响驻空试验的系缆安全和系统抗风能力。     

基于DDA的强度折减法求土坡安全系数

介绍了非连续变形分析(DDA)方法和强度折减法的基本理论,提出了基于DDA的强度折减法求土坡安全系数的方法。分析了在计算连续介质时块体的划分方法,提出应预先根据费伦纽斯经验方法假定土坡潜在滑动面的位置和形状,依据强度折减法,分别求出各条滑动面在失稳破坏时的折减系数,即为此条滑动面的安全系数。然后绘曲线找出最小值,即为土坡的稳定安全系数。提出了DDA法判定土坡失稳破坏的标准,通过算例证明了此法在计算土坡稳定安全系数时的可行性,所得到的安全系数较其他几种方法偏小。     

安全系数法在厢式车厢体轻量化设计中的应用

通过建立厢式车车厢的有限元模型,将试验方法所得载荷施加于该模型,再通过计算获得相关梁的安全系数,对其中安全系数较大的单元按照有关原则依据总结的七条方法逐步进行改型,从而实现厢式车车厢的轻量化设计,最后通过3000km的可靠性试验验证了该方法的有效性。     

深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性分析

对深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性问题进行了研究,分析了舵翼结构的主要疲劳载荷和结构热点,提出了舵翼结构疲劳可靠性定量指标。以升降舵结构为例,建立了舵结构疲劳可靠性分析模型,给出模型中各参数的建议取值,并进行疲劳可靠性系数与疲劳寿命计算,计算表明:深海载人平台升降舵结构疲劳破坏几乎全部由水面砰击载荷导致,且采用 1.5倍强度安全系数进行设计不能满足长期服役的疲劳可靠性要求。最后,研究给出满足疲劳可靠性要求的安全系数与寿命的关系曲线,可供设计人员参考。     

软弱夹层对高填方边坡稳定性影响的有限元分析

应用弹塑性有限元强度折减方法对机场高填方边坡进行稳定性分析，以塑性区贯通作为边坡失稳的判据。得出边坡破坏时的滑移面及安全系数。对软弱夹层对边坡稳定性的影响进行了分析模拟。得出了软弱夹层处于不同位置时对边坡安全系数的影响曲线。     

500Kg钕铁硼永磁磁力吊的设计与制作

本文讨论了钕铁硼永磁磁力吊的工作原理 ,并根据要求设计和开发了 5 0 0Kg钕铁硼永磁磁力吊。其体积小 ,性能稳定 ,安全系数高 ,克服了铝镍钴磁力吊最大起吊能力在使用过程中大幅下降的缺点。可广泛用于机械加工、模具制造、冶金等行业。     

磁悬浮控制力矩陀螺热-结构耦合分析与研究

作为新型航天器姿态机动执行机构,磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)长时间工作在高真空环境下且高速转子完全悬浮,散热条件差,系统温度过高,导致陀螺组件产生较大的热应力,降低了陀螺结构部件的强度。为减小温度场对陀螺结构部件强度的影响,提高陀螺结构的可靠性,采用有限元法计算出磁悬浮控制力矩陀螺工作状态下的温度场,并基于温度场分析陀螺结构部件的应力分布情况,明确温度场对陀螺结构部件力学性能产生的影响。建立了陀螺热网络模型,根据热网络模型与热网络方程分析热量传递路径及温度影响因素,并提出相应的优化措施。经优化,定子组件最高温度从66.5℃降至49℃,转子组件最高温度从91.7℃降至76.9℃。陀螺定子组件的强度安全系数由1.52提升为1.73,提高了13.8%,陀螺转子组件的强度安全系数由1.32提升为1.56,提高了18.2%。      

复合材料构件安全系数的统计分析

根据纤维增强树脂基复合材料的特点,提出了按照限定应变准则确定复合材料安全系数的方法;讨论了极限应变、应力及弹性模量均服从正态分布时复合材料的安全系数f与可靠度Re之间的关系,对一些常用复合材料的安全系数与可靠度之间的关系进行统计分析.分析结果表明:CFRP和GFRP材料的可靠度和安全系数之间的关系基本相同.如要使可靠度达到0.999 9,B值安全系数应为1.4～1.6.