点火压强峰值和增压速率对药柱应变响应的影响

基于显式时间积分和三维粘弹性有限元法,考虑点火内压随时间的非均匀分布特性,分析了点火瞬态过程某固体发动机药柱的应变响应。通过对比不同工况不同分析类型下药柱的结构响应,探讨了动力学效应、点火压强峰值以及增压速率对药柱应变响应的影响。结果表明,点火瞬态过程药柱的瞬态应变响应明显高于准静态计算结果,点火压强峰值和增压速率共同决定药柱的瞬态应变。所得结论可为固体发动机分析和设计提供参考。     

固体推进剂三维粘弹性Monte-Carlo随机有限元法

发展了一种粘弹性Monte-Carlo随机有限元法,并对固体火箭发动机药柱进行了三维随机分析。首先由Herrmann泛函出发导出了三维不可压和近似不可压粘弹性增量有限元列式。然后,同时考虑固体推进剂力学性能参数和载荷的随机性,结合Monte-Carlo技术对弹性约束的圆柱形中孔药柱进行了随机分析。为了克服直接Monte-Carlo法(DMCS)效率低的缺点,引入Latin超立方抽样技术(LHS)以提高计算效率。算例表明该方法收敛速度块、通用性强、易于工程应用。     

机载固体火箭发动机壳体吊耳加强结构强度计算与试验研究

针对某挂机用固体火箭发动机壳体吊耳加强结构,建立吊耳加强结构的有限元计算模型,在某严酷挂飞载荷条件下进行强度计算与分析,并开展了相应载荷下的发动机整机静力试验,通过有限元计算结果与静力试验结果的对比研究,验证了计算模型的可行性。最后,计算了另一严酷载荷下该结构的应力分布,论证了吊耳加强结构在机载条件下工作的可靠性。     

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。     

固体火箭发动机动力相似模型缩比准则

本文根据相似理论,用量纲分析法推导出固体火箭发动机动力相似模型缩比准则,以药柱和壳体缩比模型为例进行了有限元计算,结果表明,本文推导出的缩比模型准则完全适用于药柱和壳体结构,由梁模型推导出的缩比关系只适用于药柱,不适用于壳体。     

固体推进剂药柱的近似不可压缩粘弹性随机有限元

采用Monte-Carlo粘弹性随机有限元法,分析了药柱的结构可靠度。针对固体火箭发动机药柱材料近似不可压缩的问题,基于Herrmann粘弹性有限元以提高计算的精度,考虑泊松比和松弛模量的随机性,采用拉丁超立方(LHS)技术计算了固体火箭发动机药柱结构的可靠度。算例表明该方法的有效性。     

冷挤压孔的有限元分析研究(英文)

带切缝衬套的冷挤压强化技术由于引入了残余应力,可以显著提高飞机紧固件孔的疲劳寿命。本文针对目前的研究冷挤压孔边残余应力,大都采用基于厚壁圆筒的轴对称小变形、平面应力状态、孔边受力为均布载荷等假设所带来的不足,提出了采用三维分析模型,并考虑衬套对孔边受力的影响、试件在孔轴线方向上的应力差异等因素,研究了带衬套挤压件在加载、卸载及疲劳拉伸载荷状态下的应力分布,并与无衬套挤压时的状态进行比较,从机理上揭示了带衬套挤压在改善试件抗疲劳性能方面的优势。     

尾翼搭载固体火箭发动机壳体数值仿真及试验研究

针对导弹尾翼搭载于固体火箭发动机壳体上这一特殊结构,建立3D有限元模型,进行内压与外载荷联合强度仿真计算,用于指导尾翼接头附近的壳体局部结构设计。并开展了相同载荷下尾翼搭载发动机壳体结构的静力试验,通过仿真计算及静力试验结果的对比,表明仿真计算可以指导尾翼搭载发动机壳体的结构设计,且仿真计算结果与静力试验结果偏差为8.4%。     

多外载联合作用下圆板的非线性弯曲

分析了多外载联合作用下圆板的轴对称非线性弯曲问题。分析从极坐标系下圆板弯曲的Ｖｏｎ－Ｋａｒｍａｎ方程出发，运用微分求积方法（ＤＱ法）导出了控制方程的ＤＱ形式；边缘径向位移和边缘力矩由两个统一的方程来表示，通过改变方程中的约束刚度和边缘载荷系数，实现了对任意边界条件的模拟；对最终得到的非线性方程组，用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法进行了迭代求解。文中给出了圆板受横向均布力、板心横向集中力、边缘均布径向力、边缘均布弯矩等四种载荷两两联合作用下的计算结果曲线，讨论了不同联合载荷对回板非线性弯曲的影响。与文献结果比较表明，该方法能满足各种边界条件，具有较高的求解精度。     

两邻边铰支两邻边固支von-Karman矩形板的研究

本文运用双重Ｆｏｕｒｉｅｒ级数分析了受横向均布载荷作用下两邻边铰支两邻边固支矩形板的非线性弯曲问题。利用该级数正交性,可以把非线性偏微分控制方程化为含级数系数的非线性代数方程组并通过迭代解出所有系数。最后给出了位移和应力的计算结果。     

轮辐框架式结构机匣的有限元强度计算方法

本文阐述在航空发动机上使用的轮辐框架式承力机匣,在受各种复杂载荷作用下的有限元强度计算方法。讨论了机匣力学模型的简化和建立有限元模型的三种方法,并对某发动机的扩散机匣做了强度计算,计算结果与试验结果基本相符。     

固体火箭发动机药柱贮存温度检测技术研究

基于相似性原理探讨了缩比模型在固体发动机药柱温度场观测中的适用性,获得了模型与全尺寸发动机数据在时间、空间分布上的差异规律.采用文献报道的燃烧室模型和热物理参数开展了有限元仿真分析,对近似模型和原型的对比分析验证了该方法的可行性.     

钛合金缺口试样拉伸破坏载荷预测

针对航空发动机轮盘常用钛合金材料,开展了常温和高温下光滑和缺口试样的拉伸变形和断裂行为试验研究,建立了其大变形本构模型。基于该本构模型,利用大变形有限元分析,计算获得缺口试样的载荷-位移曲线。将该曲线最高点对应的载荷确定为试样的拉伸破坏载荷,并与试验进行对比。结果表明理论预测与试验吻合较好,从而验证了所提出的拉伸破坏载荷预测方法的有效性。     

一边简支二边固支对称三角形板的弯曲

杂形板弯曲问题的准确解是薄板理论中的难题之一，作者以前应用三角级数加多项式的方法解决了悬臂对称三角形板在均布载荷作用下的弯曲问题，在这篇论文中，作者再次应用该方法首次获得了一边简支二边固支对称三角形板在均布载荷作用下弯曲问题的准确解，所获得的解满足微分方程和所有的边界条件，计算方法具有良好的收敛性。     

压敏漆测量三角翼模型气动载荷的超声速风洞实验

采用压敏漆在超声速风洞中测量三角翼模型气动载荷,得到了应用压敏漆测压与天平测力相结合获取的三角翼模型气动载荷对比实验结果.简述了压敏漆原理、标定、试验设置和数字图像数据处理方法.由于尺寸限制,模型没有开设测压孔.对三角翼模型进行了数值计算,对试验和计算得到的结果进行了比较分析.     

航空发动机小时包修成本分析

发动机小时包修是控制发动机送修成本主要的商业模式.由于发动机原厂家和航空公司信息不对称,航空公司常常在包修协议中处于不利地位.本文分析了发动机小时包修的主要影响因素,但这些因素实质上是体现在发动机排气温度EGT上,提出了基于EGT的小时包修模型,有利于对各种系数矩阵的理解分析,针对具体机型可以利用载荷谱计算出系数矩阵.     

涡轮盘热力耦合及中心孔疲劳裂纹扩展研究

基于有限元软件ABAQUS/Franc3D,对某型航空发动机涡轮盘在热-机械载荷作用下的疲劳裂纹扩展规律进行研究。首先,进行涡轮盘网格无关性验证以保证计算精度;其次,针对涡轮盘进行导热分析以确定温度分布;再次开展了热-力载荷联合作用下的应力应变计算、静强度校核;最后,计算了中心孔处疲劳裂纹扩展参量以及疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:该涡轮盘在最大转速状态下静强度满足要求,中心孔区域为应力集中危险点。裂纹尖端温度变化速率随着裂纹的深入而增加,导致了裂纹尖端应力场的扰动,裂纹由I型模式转为I/II混合模式。疲劳裂纹扩展寿命预测结果偏于危险,但可为涡轮盘损伤容限设计提供依据。     

均布压力作用各向异性矩形薄板大挠度问题

基于冯·卡门模型，选择中心挠度为摄动参数，利用摄动方法将正交异性矩形薄板大挠问题的非线性偏微分方程组逐级线性化，导出了各级摄动对应的几个线性偏微分方程组，然后再借助变分法求解，得到了均布载荷作用下正交异性矩形薄板的载荷-挠度曲线。     

组织层板在横向载荷作用下的变形特性

用Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分泛涵，对由多层薄板组合而成的组合层板在组合层板在横向载荷作用下变形的受力特性进行了研究。组合层板的层数是任意的，各层的材料可以相同也可以不同，每层的厚度是均匀的。假设各层间互相接触，且满足滑移条件，用杂交元建立了组合层板的受力模型。根据假设条件导出了位移函数和应力函数多项式。用杂交元对组合层板进行了分析计算，并用实验进行了验证，说明计算理论的正确性，从计算     

开孔变刚度层合板压缩屈曲性能研究

针对开孔变刚度层合板,建立3种尺寸的层合板有限元模型,采用了线性屈曲、引入残余热应力的线性屈曲和引入初始缺陷的非线性屈曲的3种分析方法,研究了开孔层合板在压缩条件下的屈曲行为,并通过自动铺丝制造层合板进行试验对比,对3种方法的合理性进行了分析。结果表明,引入残余热应力的线性屈曲分析方法与试验结果最吻合,两者仅相差0.63%。基于该方法,讨论开孔层合板残余热应力分布特点和应力水平,得出了开孔层合板的应力分布云图和应力分布规律,计算出残余热应力对开孔复合材料层合的屈曲影响。结果表明,残余热应力对传统直线开孔层合板的屈曲载荷影响很小,仅提高了3.57%,但大大提高了变刚度开孔层合板的屈曲载荷,最多可达23.40%。说明纤维曲线铺放可以改变内部残余热应力的分布,提高整个开孔层合板承载压缩载荷的能力。