复合材料厚板双轴非线性刚度特性分析

基于非线性本构关系与厚板理论,研究了一种采用增量步迭代法对复合材料厚层合板渐进失效过程进行双轴刚度特性分析的方法。以三维Hashin失效准则为单层板失效判据,当层合板中有一层或多层被检测到失效时,对失效层进行刚度折减,并在增量过程中不断更新刚度矩阵。采用有限元软件MSC.Patran自带的编程语言PCL,编写了计算程序。应用该程序分别对不同材料和不同铺层的层合板算例进行非线性刚度计算,给出了不同的铺层和材料组合下层合板在不同载荷比下的应力-应变曲线,展示了层合板渐进失效过程中应力-应变的变化关系,为复合材料厚板失效分析过程中的刚度变化提供理论与计算依据。     

豪克能PT技术在航空抗疲劳制造中的作用

一、绪论 抗疲劳制造技术与长寿命关键构件是航空工业的核心竞争力,因此我们必须重视以下统计数字,在机器构件失效中疲劳失效占50％-90％,航空构件中疲劳失效占80％以上,特别是飞机发动机的关键部件,疲劳是安全服役威胁最大的失效模式,也是制约着我国飞机、发动机寿命的主要成因.     

某型发动机无失效数据的Bayes可靠性分析

在定时截尾试验中,有时会遇到无失效数据,特别是在高可靠性、小样本问题中更容易产生无失效数据。对某型发动机的无失效数据,在失效概率服从不完全Beta分布时,给出了失效概率的Bayes估计,并在引进失效信息后,给出了失效概率的Bayes估计和综合估计,从而可以得到该型发动机可靠度的估计。     

多种失效模式相关的机构运动可靠度计算方法

机构运动中必然存在多种相关失效模式,多为影响机构运动的各类随机变量函数.为了在机构运动可靠性分析中有效考虑多种相关失效模式的影响,建立了考虑多种失效模式相关条件下的机构运动可靠度计算模型,并实现了对多种失效模式相关条件下的机构运动可靠度计算模型的求解,为考虑多种相关失效模式下的机构运动可靠性分析提供了一种有效途径.以6408滚动轴承为例,进行100 000抽样计算,考虑失效模式相关条件下运动可靠度为95.998 9%.该方法精度较高,具有一定的理论意义和应用价值.     

Weibull分布定时无失效数据可靠性分析方法

定时无失效数据的处理是当前工程中亟需解决的问题.为此,提出一种Weibull分布定时无失效数据可靠性分析方法,在形状参数下限已知的情况下,给出了可靠度和使用寿命的单侧置信下限,从而能够根据定时无失效数据对产品进行高置信水平的可靠性评定.大量Monte Carlo模拟验证结果表明,该方法既可以充分利用定时无失效数据,又能对Weibull分布无失效数据进行累加,所以增大了信息量,提高了预测精度.文中给出某型号高压容器定时无失效寿命试验数据的计算实例.      

X-Cor 夹层结构压缩强度有限元分析

利用有限元软件获得了X-Cor夹层结构的应力场,并对其压缩强度进行分析。提出了适合于X-Cor夹层结构失效机理分析的失效判据和材料刚度退化规则,明确其失效过程和模式。根据失效判据,采用有限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效的类型及扩展路径,说明X-Cor夹层结构在压缩载荷下的失效机理。有限元研究表明:压缩过程中,树脂区首先失效,其次是Z-pin,主要的失效模式是Z-pin屈曲失效,失效单元的扩展路径有一定的分散性。通过有限元分析结果与试验值的比较,数值吻合较好,计算误差为-7.6%～9.5%。     

考虑复合材料层合板就地效应的强度理论

为了能准确预测复合材料层合板的失效起始和破坏过程,发展了一种考虑层合板就地效应(In-situ Effect)的强度理论,方法包括就地强度的确定、失效起始判定和材料性能退化。介绍并推导了基于断裂力学假设的就地强度计算方法,将层合板内的铺层分为内嵌厚层、内嵌薄层和外表面层3种类型,不同类型的层分别对应不同的计算方法。建立了一种考虑就地强度的面内失效起始准则,提出了相应的强度分析方法流程。对单向和多向层合板的失效包线进行了预测,计算结果表明发展的强度理论能很好地预测结构的失效起始,充分反映材料从失效起始到最终破坏的试验现象和规律,与传统Hashin准则相比预测精度明显提高。通过对准各向同性层合板失效包线预测发现,在进行层合板强度分析时考虑就地强度能明显提高预测失效起始的准确性和精度,在复合材料结构强度分析过程中考虑层合板的就地效应十分必要。     

复合材料层合板螺栓连接失效分析

利用ABAQUS软件,加入失效分析程序对层合板螺栓连接挤压强度进行分析.本文提出一种合理的材料刚度退化方法模拟材料失效过程,计算中采用Hashin准则为失效判据,考虑了接触关系,材料逐步失效以及几何非线性等因素.研究结果表明,对压缩失效与拉伸失效采用不同的刚度退化方法能较准确地描述材料失效状态;孔径与板厚度比(D/t)对螺栓孔挤压强度影响较大,随着D/t值减小,螺栓孔挤压失效区域向螺栓孔中心线位置集中.     

枚举结构主要失效模式的一种方法

由于各失效模式发生的概率不同,在实用中只需挑选出那些发生概率较大的模式——主要失效模式,并将它们对系统失效的影响加以综合就足以较准确地估算出结构系统总的失效概率。因而,有效地识别主要失效模式就成为结构系统可靠性分析和设计中的一个核心问题。本文在优化准则法的基础上,提出了自动生成结构系统主要失效模式的载荷     

一种有效的质量管理系统——失效报告、分析和纠正措施系统

失效报告、分析和纠正措施系统在MIL—STD—785B《设备和系统研制与生产阶段的可靠性大纲》中是一项监督与控制任务,其英文缩写为FRACAS。1984年FRACAS被编入MIL—HDBK一338第Ⅱ卷的第九部分《失效报告和分析》。1985年7月由美国海军航空系统司令部将785大纲中的任务104,独立出来制订成MIL—STD—2155。由此可以看出闭环失效报告、分析和纠正措施系统在可靠性大纲中有其特别重要的作用。     

结构系统失效概率的近似分析

提出用一阶简单边界的上、下界来估计结构系统失效概率的近似公式。它考虑了结构系统失效模式之间的相关性但仅包含失效模式的一阶概率。算例表明,通常最大误差在5％以内,精度高而计算简便。     

可靠性全局灵敏度求解的Meta-IS-AK算法

可靠性全局灵敏度（GRS）可以衡量输入变量对结构系统失效概率的平均影响,但目前仍然缺乏具有广泛适应性的高效算法。针对此问题,本文将在元重要抽样和可靠性全局灵敏度的贝叶斯算法基础上建立一种新的高效算法。所提算法首先利用已有的贝叶斯算法,将可靠性全局灵敏度转换成由无条件失效概率及输入变量失效域条件下的概率密度函数（PDF）表达的形式,然后分3步来完成算法的组织。第1步是利用元重要抽样的迭代策略抽取失效域的重要抽样样本;第2步是在已有的元重要抽样法中嵌入自适应Kriging模型,高效计算出无条件失效概率;第3步是利用Metropolis-Hastings准则,将失效域的重要抽样样本转化成为原始密度函数在失效域的样本点,进而同时求得各个输入变量在失效域中的条件概率密度函数,并最终求得可靠性全局灵敏度。由于所提算法充分利用了已有的可靠性全局灵敏度贝叶斯算法的维度独立性、元重要抽样法对隐式多失效域的适应性以及元重要抽样法中嵌入式Kriging模型的高效性,因此所提算法具有广泛的适用范围和较高的效率,该结论得到了算例结果的充分验证。     

压印接头混合失效模式静力学分析

主要研究了压印接头的混合失效模式,给出混合失效相关概念,分析混合失效模式出现的情况和接头参数,得出其常出现在板材力学性能、流动性和所形成的接头参数较好的情况下,并以1420铝锂合金和TA1钛合金为例比较得知,混合失效模式的承载能力和能量吸收值均为最大,在接头失效过程中兼具了颈部断裂和拉脱失效的特点并在承载能力和承载位移上更优。     

发动机双发失效空滑策略研究

双发失效是飞机在发动机试飞中可能遇到的最大风险。通过提前规划双发失效后的垂直、水平路径,让飞行机组在遇到双发失效特情时能按照预先规划的路径飞行,遵循最有利的能量使用,减轻机组在特情时的负荷和避免做出不良决策,以期降低双发失效风险带来的影响。     

一种运输类旋翼航空器压力润滑减速器润滑失效适航符合性验证方法

直升机传动系统润滑失效将导致传动部件在短时间内进入干运转状态，进而使传动失效，引发灾难。本文以运输类旋翼航空器传动系统中使用压力润滑的减速器为研究对象，以其润滑失效时的适航符合性验证为研究内容，通过对适航规章进行解析，结合国外适航当局最新修订动态以及型号经验，给出了一种适合我国民用直升机传动系统压力润滑减速器润滑失效的适航符合性验证方法，并结合实际案例进行验证，为我国民用直升机压力润滑减速器润滑失效的适航验证提供借鉴。     

隐蔽失效适航要求符合性验证分析

隐蔽失效的适航符合性验证对飞机系统安全性水平会产生重大影响。经过十余年论证,EASA在CS/AMC 25.1309中新增了隐蔽失效的要求。例如要求尽可能消除重大隐蔽失效;为了防止再发生一个失效即导致灾难性失效状态的情况,对由两个失效导致的每个灾难性失效状态,其中任一个在大于单次飞行中是隐蔽失效,要求从隐蔽限制方面限制运行时间,并且从剩余概率限制方面假定一个隐蔽失效已发生时限制所有单个显性失效组合的平均概率。针对系统安全性条款CS 25.1309(b)新增的隐蔽失效相关要求,分析条款的符合性方法,通过典型故障树分析及其最小割集的示例,说明隐蔽限制和剩余概率限制准则的应用方法。从工程角度说明了条款的应用范围,给出了隐蔽失效的概率和限制暴露时间的计算方法,提升型号系统安全性水平。     

钟群鹏 失效分析与预防预测专家

作为失效分析和预防分支学科的开拓者之一和失效分析的专家,您是如何定义这个学科的,失效分析具有怎样的重要性?钟群鹏:1958年,被认为在设计、制造、材料上都万无一失的美国北极星导弹壳体,在实验时爆炸,震惊了世界科学界,由此断裂力学迅猛发展,"断裂分析"和"失效分析及预测预防"成为了一门新兴的分支学科。理论上讲失效分析是研究产品失效的模式、原因和机理,采取防止同类事故再次发生的预测预防措施的技术活动和管理活动。它是人们认识事物客观本质和发展演化规律的一种逆向思维和探索方法,是对     

综合考虑随机结构系统静强度和疲劳的失效机理与可靠性分析

根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响,给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响。具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法。结合数值算例对结构系统同时进行了静强度和疲劳的可靠性分析,表明在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的;在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的。     

一种非线性模型下的复合材料螺栓连接失效分析

复合材料螺栓连接结构已广泛应用于飞机结构件,研究其拉伸失效问题具有重要意义。结合Hashin失效准则、能量耗散率方法、Puck失效准则和材料损伤连续退化方法,建立一种包含面内损伤和层间损伤的复合材料三维非线性模型;将含开孔层合板准静态拉伸试验结果与有限元数值模拟结果进行对比,两者之间的应力应变响应及最终断裂失效模式一致,证明该本构模型是有效的;在此基础上,对复合材料单钉双搭接螺栓连接结构进行拉伸失效分析。结果表明:数值模拟所得位移载荷响应与试验结果吻合良好,极限拉伸载荷误差不超过5%,满足工程应用要求;加载过程中的孔边变形和损伤累积使得螺栓连接结构整体刚度下降,其最终破坏模式为中搭接板挤压失效。     

A321飞机大翼一处连接梁断裂失效分析

应力腐蚀是飞机金属结构腐蚀中危害最大的腐蚀之一,往往造成直接或间接的经济损失。本文通过对一架A321飞机大翼一处连接梁断裂失效故障的研究,分析了应力腐蚀断裂失效原因,并制定了预防性工程措施。