纤维缠绕球形贮箱刚度分析

对纤维缠绕球形贮箱在外压、内压和温差等作用下,进行应力、变形和稳定性等结构刚度分析。结果表明,与金属材料贮箱相比,纤维缠绕球形贮箱具有显著的刚度约束条件,如临界卸载内压和临界温差等。纤维缠绕球形贮箱在按强度要求进行结构设计和分析的基础上,还需校核刚度约束条件。为此,提出了纤维缠绕球形贮箱结构稳定性的各类临界载荷包括外压、卸载内压和温差等的计算公式及判据,为结构方案设计和研制的试验提供参考。     

Precise output loads control of load-diffusion components with topology optimization

The purpose of this paper is to present a novel topology optimization approach to control precisely the output loads under static loads and harmonic excitations. We introduce the Artificial Bar Element (ABE) at the designated output positions, where the output loads are equivalently measured and constrained with the nodal displacements of ABE. Optimization model is then formulated considering the output load constraints as well as the minimization of strain energy and dynamic displacement responses respectively under the static and dynamic conditions. The influences of the ABEs stiffness, different material usages of the design domain, widths of the output loads constraint intervals and variation ratios of output loads are discussed in detail. The proposed method is verified with several numerical examples with clear and reasonable load transfer paths.     

大型煤气柜风荷载的风洞试验及数值模拟

对某大型煤气柜进行了风洞测压试验及风压数值模拟。分析了试验模型表面风压分布及其脉动特性,并同数值计算结果、规范条文中类似断面结构的风压分布作对比。结果表明：风洞试验中由于结构表面分布的工字钢及表面粗糙度的处理,雷诺数效应对表面风压分布影响并不明显,但对表面绕流场分离区的风压值有一定影响。结构的均方根升力、阻力系数在频域表现为宽带谱;采用基于雷诺平均的RNGk-ε湍流模型能较准确地模拟表面平均风压分布,其计算结果同样可为结构抗风设计提供参考;在不同量级雷诺数下数值模拟得到的平均风压分布能反映出雷诺数效应的影响。     

薄壁精密罐多道次缩口过程及其机理

基于薄壁精密罐的多道次缩口工艺,分析了各道次缩口材料的变形行为,对首道次缩口与后续道次缩口进行区分,给出在不同道次缩口中缩口入模角的定义,探讨了各道次间缩口行程的控制规律,并利用有限元数值模拟进行了验证,采用专用实验设备所获得的实验结果也证实了该规律,决定了不同道次解析分析的基础不同;基于主应力法推导出了不同道次缩口载荷计算公式,证实各道次缩口工艺中最佳入模角的存在,载荷计算结果与实验结果较为吻合,并计算得出缩口载荷随凹模入模角的变化规律.      

基于核密度估计算法的飞机载荷谱统计技术

受到实际条件限制,现阶段的飞机载荷谱实测均采取小子样实测方法,小子样实测数据是取自真实母体的一个简单样本,很难保证数据的充分性、完整性.传统的均值统计法无法对数据缺陷进行弥补.为了克服小子样数据不足问题,将核密度估计技术用于载荷谱统计,取得了良好效果.介绍了核密度估计的相关理论基础,并以某型机下沉速度谱的统计为例,详细介绍了将核密度估计方法用于载荷谱统计的数学过程.结果显示:核密度估计方法对还原载荷谱原貌、补充小子样数据的不足问题具有良好作用.      

基于FE-SEA方法的卫星部组件随机振动条件研究

卫星部组件的随机振动试验条件确定是较为困难的,通常依据以往试验结果和经验给出。文章尝试应用混合有限元-统计能量分析方法（FE-SEA方法）预示卫星部组件的随机振动环境,以此确定星上部组件的随机振动试验条件。文章首先介绍了该方法的基本理论;随后,用该方法对卫星部组件在星箭界面基础激励和外场声激励联合作用下的加速度响应进行了分析;最后,在综合考虑预示结果和工艺检验要求的基础上,探讨了部组件随机振动条件的确定方法。研究结果表明:FE-SEA方法建模简便,适用于组合载荷作用下的宽频随机振动响应预示,并且,可以较为方便地确定部组件随机振动条件。     

变转速模型旋翼挥舞摆振低阶载荷试验研究

为研究变转速旋翼挥舞和摆振方向低阶载荷,以无铰式复合材料模型旋翼为研究对象,通过试验研究,探讨了旋翼桨叶根部挥舞和摆振零阶及前3阶载荷随旋翼转速、前飞速度和旋翼拉力的变化关系。试验结果表明,在相同的配平条件(前飞速度、旋翼拉力、俯仰力矩及滚转力矩)下,降低旋翼转速有利于减小模型旋翼摆振零阶载荷,明显降低旋翼需用功率,进而提升直升机性能。当旋翼转速较低时,随着旋翼转速的降低,挥舞前3阶载荷幅值均较大。旋翼转速较低时,摆振弯矩前3阶也较大。当旋翼工作于摆振1阶共振转速附近时,旋翼挥舞前2阶和摆振前2阶载荷突增较为明显,挥舞3阶和摆振3阶变化相对较小,其中以摆振1阶载荷变化最为明显,需特别注意旋翼工作于共振转速附近时的载荷问题。     

复合材料壳体轴压稳定性分析

利用有限元结构分析法,引入线性屈曲模态作为结构的初始几何缺陷,对复合材料壳体的轴压稳定性进行了非线性分析。将计算结果与线性屈曲分析及实验结果进行了对比,结果表明,由于初始缺陷等非线性因素的影响,结构的线性临界载荷高于非线性临界载荷,进行非线性分析是必要的。文中对壳体承受轴压能力进行了初步估计,可为复合材料壳体的稳定性工程设计提供参考。     

短连杆飞行载荷实测技术

飞行载荷实测是新机定型的一个必要环节,飞机操纵面铰链力矩测量是飞机飞行载荷测量的一部分。结合实际工程提出一种飞机操纵面短连杆飞行载荷实测新技术,并将其应用于某型飞机定型试飞中。进行短连杆校准试验,发现应变电桥受拉、压载荷时响应系数差异大于45%,因此,短连杆结构件在飞行载荷测量时需完成拉、压向两种校准试验工况。     

基于高低周复合疲劳试验技术的叶片失效故障复现

针对某涵道尾桨风扇叶片在风洞试验中发生的断裂故障,基于叶片破坏模式和载荷形式,初步分析为离心载荷/低循环疲劳(LCF)和气动载荷/高循环疲劳(HCF)耦合作用导致的疲劳破坏。基于此,通过正交载荷解耦和协调加载控制等关键技术开展联合载荷作用下的叶片复合疲劳(CCF)试验技术研究和试验考核验证。试验结果表明,离心载荷控制精度优于±1%,气动载荷控制精度优于±8‰。试验应变响应频率与试验加载频率一致性较好,满足试验加载和控制的同步性要求。最终,通过对叶片故障复现验证失效原因分析的正确性,为叶片结构优化设计、寿命评估和复合疲劳试验奠定技术基础。