航空发动机离心压气机叶片转静干涉强迫振动响应分析

针对航空发动机离心压气机叶片存在的高阶共振高周疲劳掉块问题,采用强迫振动响应分析方法,对转静干涉流致激励情况下离心叶轮潜在的高阶共振进行振动应力预估。离心压气机流场使用全周三维非定常流场求解,随后将关注频率下的非定常气动力引入转子叶片有限元分析中,对离心叶轮开展稳态响应分析,得到了叶片振动响应位移及振动应力分布结果。仿真结果与试验测得的最大振动应力以及叶片发生高阶共振损坏位置比较一致,提出的方法可为航空发动机离心压气机叶片转静干涉强迫振动响应分析提供参考。     

轴向共振控制的结构疲劳裂纹扩展分析

针对工程结构共振疲劳问题,提出一种激励频率跟踪随裂纹扩展变化的固有频率的加载方法,并对共振频带激励的裂纹悬臂杆进行理论分析.分析过程中,采用线性弹簧等效裂纹单元,复弹性模量考虑阻尼行为,得到考虑激励幅值、激励频率、阻尼以及裂纹长度等因素的动应力.利用Paris方程模拟裂纹扩展过程,分析阻尼对共振结构疲劳裂纹扩展寿命的影响.结果显示:裂纹扩展使结构共振频率下降;阻尼较小时,阻尼变化对疲劳裂纹扩展寿命的影响并不显著;阻尼达到一定值后,裂纹扩展速率迅速下降,可能发生止裂现象;越低阶模态振动,裂纹扩展速率越大,对应的疲劳裂纹扩展寿命越短.     

估算YB-3有机玻璃蠕变疲劳寿命的时间寿命分数法

由蠕变试验得到有机玻璃YB-3在不同应力水平下的断裂时间和蠕变柔量,应用粘弹性模型将蠕变柔量转换得到不同频率下的动态柔量.根据动态柔量和不同频率的疲劳试验结果,拟舍得到了YB-3有机玻璃的△ε-N曲线,形成了有机玻璃的蠕变疲劳寿命估算的时间寿命分数法.进行了不同频率下YB-3有机玻璃在拉一拉载荷下蠕变疲劳寿命的估算,计算结果与试验结果吻合.     

基于数值模拟的孔构件挤压强化疲劳寿命预测

为研究飞机机身7050铝合金孔构件挤压强化后的疲劳增益,采用数值模拟与试验研究相结合的方法,对孔构件的挤压强化过程、疲劳加载过程、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展过程进行研究。通过数值模拟探究了孔构件在不同状态下危险截面的应力分布和对应的疲劳行为,分析了残余应力场对疲劳性能的影响,探讨了残余应力与疲劳裂纹萌生和裂纹扩展的内在联系,建立了孔构件挤压强化疲劳寿命数值预测模型。结果表明：孔挤压强化引入的残余压应力可以减小孔构件在受载时孔壁最大拉应力,改变疲劳裂纹的萌生位置,抑制疲劳裂纹萌生和裂纹扩展,提高7050铝合金孔构件疲劳寿命近2倍,疲劳寿命数值预测模型误差在12%以内。     

无传载紧固孔的疲劳寿命估算

本文根据紧固件与紧固孔的间隙配合、平滑配合或干涉配合情况具有的不同接触应力和干涉应力、应变分析特点,研究了用Neuber方程分析孔边局部应力、应变等循环参数和用Manson-Coffio应变疲劳寿命方程估算无传载紧固孔的痨劳寿命方法。例举的紧固件与紧固孔不同配合试验件的疲劳寿命试验结果与本文利用应力严重系数法分别计算的结果对比表明,本文所述的无传载紧固孔疲劳寿命估算方法与试验结果是比较一致的。这一循环参数分析和疲劳寿命估算方法为典型机翼下壁板结构的疲劳寿命估算建立了基础。     

边界条件对试件振动响应影响的仿真研究

以某导弹的模型仪器舱为研究对象,在相同的加速度控制条件、相同的控制方式下,对天上飞行状态、地面振动试验状态及基础激励状态时模型仪器舱的随机振动响应进行仿真分析。结果表明地面试验、基础激励这两种边界条件下模型仪器舱的响应与天上飞行状态的明显不同,尤其是共振峰的频率及大小均有较大差别。探讨了该现象出现的原因及对策,为实际工程工作提供参考。     

橡胶隔振器非线性动态特性计算方法研究

通过正弦扫频试验对橡胶隔振器轴向非线性动态特性进行研究,发现橡胶隔振系统响应具有明显的激振频率相关性。建立了基于FVMS高阶分数导数模型的修正本构模型,并给出隔振系统动刚度和阻尼系数的计算方法,基于非线性最小二乘法原理结合扫频试验结果,识别得到中低频段和共振频段的模型参数,与试验结果比较,所建立的模型能够精确地描述橡胶隔振系统中低频段和共振频段动态特性随激振频率及位移幅值的变化规律,并预测出隔振系统的加速度响应及共振频段的出现,且在其他工况下也具有较好的预测结果,说明建立的模型能够精确地描述橡胶隔振器的轴向动态特性并具有一定的适用性及推广性。     

拉压、扭转载荷下铸铝合金的亿周疲劳性能研究

应用超声疲劳试验机对铸铝合金2-AS5U3G-Y35在扭转和拉压循环载荷下进行了超高周疲劳性能测试.介绍了超声扭转疲劳试验装置的设计.应用35 Hz常规疲劳试验机和20 kHz的超声疲劳试验机完成应力比R=-1的拉压、扭转疲劳试验,进而研究不同载荷条件、加载频率对铸铝合金超高周疲劳性能的影响.S-N曲线显示,铝合金在105～1010疲劳周次间仍发生疲劳断裂,不存在疲劳极限.断口分析表明,在超高周循环拉压载荷下,疲劳裂纹常萌生于试样次表面材料内部缩孔.与循环拉压载荷下的疲劳断裂机理不同,在循环扭转载荷下疲劳裂纹主要萌生于试样表面,疲劳断裂面为一种典型的沿试样轴向45°的螺旋面,即沿最大主应力平面断裂.扭转疲劳断面清晰的剪切条带表明扭转疲劳断裂实质上是剪切断裂.     

循环加载与随机加载对疲劳损伤等效性的研究

两种不同性质的载荷对疲劳损伤来说应采用完全不同的分析方法，但是从总的损伤累积效应来看，两类载荷作用的效果是相同的，就是使构件最终破坏。由此可见，两种载荷对损伤累积来说存在一定的内在关系。从损伤等效这一概念出发，导出了循环加载与随机加载对损伤的等效性关系，并给出了数值算法。     

基于全场等效损伤测试的累积损伤模型

材料LY12CZ在固定的一组循环数下，对其中每一预定循环数进行不同应力水平的疲劳试验，并测出材料的韧性变化率，以此为损伤变量得到该组循环数下损伤量与交变应力水平关系的曲线族，该曲线族可以转换成相同损伤量下交变应力与循环数关系的等效损伤线族，通过对材料LY12CZ等效损伤线族测试和分析，给出损伤线族方程表达式，由此得到的损伤累积模型可以计算复杂加载下材料的剩余寿命，多级加载实验结果与测试值较好符合。     

全轴随机振动应力特性及激发效果

针对新型的可靠性强化试验设备-全轴台,对其全轴随机振动的动态特性和激发效果进行研究.基于实测全轴台的随机振动信号,给出数字表征-循环平稳的服从超高斯分布的随机振动,但低频能量不足,并给出了全轴随机振动各轴向振动的相互关系及应力分布.为研究全轴台对电子产品缺陷的激发效果,应用全轴台和电动台对分立元件级电路板,简单数字、模拟的电路板,成熟产品的电路板进行可靠性强化试验,试验结果表明：其对缺陷的激发效果不如电动台,仅当产品的模态频率与全轴台振动频率一致时,才具有较好的激发效果.     

金属材料循环应变硬化/软化瞬态响应的数学模型

本文讨论了金属材料循环硬化/软化瞬态响应特性,定量分析了在应力—应变响应中应力幅值(在对称应变控制下)的变化规律,给出了应力幅值变化的数学表达式。该式表明,应力幅值的变化不仅与材料性质和材料进入塑性变形范围的次数有关,而且还与应变幅值的大小有关。与已有的数学模型相比较,本文提出的模型与试验结果符合较好,并且无需拟合诸如循化硬化/软化系数这样的试验参数,因而可以节省大量的费用。此外,使用本文的模型由计算给出了瞬态过程中循环强度系数和应变硬化指数的变化规律,发现二者在寿命前半部分循环中变化很大,而在寿命后半部分循环中变化很小,这与试验得到的结果是一致的。     

大型振动台系统振动模态的有限元分析

本文针对滑动平台与动圈对接后水平横向振动系统的扫频试验的上限频率载止在400Hz的问题,对系统作了振动模态的有限元分析。在有限元分析中把所有离散化了的结构全部采用SAP5单元库中的平面应力膜元,这种膜元是改善了峦曲性能的威尔逊(wilson)不协调元,它很好地反映了本振动台系统的振动性态,这种膜元(与板壳元相比)大大地减少了自由度和带宽,从而节省了大量的计算费用。此外,还采用了SAP5程序中的边界元,用以提供油膜对滑台上有关节点的刚度,清除某些膜元上的非正向奇点以及用来模拟系统中的一些弹簧作用,也是较为成功的。本系统振动模态分析结果表明:激振动圈通过喇叭口部件以弯曲,扭转及(拉)压的形式向滑动平台传递激励力,也即此时激振动圈所发出的激励力大部份消耗在系统的弯曲和扭转振动,仅以部份的分量(拉或压)来驱动滑动平台的水平运动,这样势必导致激励能量大部份变为弯曲和扭转所做的功,从而使得扫描上限频率载止在400Hz左右,这与试验结果是一致的。     

我院设计的两种弹簧疲劳试验机试制成功

为了承担三机部技术局下达的弹簧疲劳试验任务,我院力学教研室设计并委托57031、富阳城东农机厂试制了JJAI型机械式和机械共振式两种弹簧疲劳试验机: JJAI型机械式弹簧疲劳试验机的特点是成本低、振幅大,噪音小。试验频率2～20HZ,     

模具钢堆焊金属的强度与变形对热疲劳抗力的影响

对两种模具钢堆焊金属（3Cr2W8和HM3）进行了外加约Coffin型热疲劳试验。试验表明，模具堆焊金属的热疲劳抗力由其变形的难易程度决定：变形越困难，热疲劳抗力越高。研究进一步表明，材料变形的难易程度又与变温循环过程，热疲劳试样拉伸应力的增加和材料屈服强度的降低有关。屈服强度的降低是由于在循环过程中，材料的组织发生了动态变化，如动态回复、动态再结晶及第二相粒子的析出与聚集；拉伸应力的增加是由于微观组织中应力松弛的结果。     

宽幅面阵摆扫相机结构优化设计

为实现航拍相机的轻小化,设计一款安装在某无人机前腹安装板上的宽幅面阵摆扫相机并对其主框架进行优化设计。首先,根据无人机安装板的结构限制对摆扫机构进行总体设计;然后,应用OptiStruct软件对摆扫机构主框架的尺寸进行优化设计;之后,采用有限元分析法分别对摆扫机构主框架和摆扫机构整体进行模态分析、不同工况下的静力学分析和随机振动分析;最后,为摆扫机构做Y向的正弦扫频试验。优化后主框架的质量为1.2 kg;摆扫机构固有频率避开了振源激振频率;摆扫机构最大应力为62.35 MPa,最大变形为1.03 mm;减振器共振频率处的频率值为27 Hz。宽幅面阵摆扫相机基本满足相机轻小化的要求,摆扫机构固有频率、应力和变形均满足设计要求。     

环境应力筛选中的振动试验方法

从振动试验技术的角度讨论了振动应力筛选的方法,分析了振动试验中夹具、安装方式、传感器、振动方向等各种因素和控制策略对环境应力筛选效果的影响,以及电子、机电、机械等不同种类产品的振动应力筛选方案,指出了在振动应力筛选中应注意的问题。     

柴油机飞轮壳强度有限元分析及结构改进

某直列4缸四冲程柴油机在运行过程中,飞轮壳出现裂纹。对飞轮壳进行模态计算分析后,确定共振不是引起裂纹的原因。在此基础上,分别对飞轮壳螺栓预紧力、向上振动、向下振动、向左振动、向右振动、向前振动和向后振动等7个分析步的应力分布、静强度安全系数、疲劳安全系数进行了计算和分析,通过计算分析,得到飞轮壳的最小静强度安全系数和最小疲劳安全系数分别为0.50和0.48,不满足使用要求,结构设计存在缺陷。最后针对性地提出了结构改进的建议。     

铝合金缺口件载荷谱小载荷删除与试验验证

小载荷删除方法是加速疲劳试验技术中的一种,现有的删除方法往往忽略了结构疲劳性能的随机性。本文将疲劳寿命看作连续的随机变量,采用概率距离定量描述小载荷删除前后疲劳寿命分布的差异程度,以删除谱与原始谱的疲劳寿命同分布为标准作为小载荷删除的方法。该方法考虑了结构疲劳性能的分散性,可根据结构的p-S-N曲线和载荷谱的应力分布函数计算相应的小载荷删除水平。对LC4CS铝合金缺口件在5种载荷谱下进行疲劳试验,结果表明,计算得到的删除谱与原始谱的疲劳寿命同分布,载荷循环数为原始谱的8.4%,节省了试验时间。     

面向实战的机载武器加速可靠性增长试验方法

为了在较短时间内有效地提高并考核机载武器可靠性水平,研究了机载武器的特点,将加速试验方法和可靠性增长试验方法相结合,提出了一种面向实战条件的机载武器加速可靠性增长试验方法。在机载武器面向实战任务剖面分析的基础上,根据疲劳损伤累积原则和振动环境下疲劳等价关系,给出了关于振动应力的加速可靠性增长试验方法。同时针对机载武器多可靠性指标需求,给出了多指标可靠性综合试验方案,并制定了面向实战条件的加速可靠性增长试验剖面,实现对机载武器多可靠性指标同时增长与考核,有效缩短了试验时间。通过实例应用表明,该方法考虑了机载武器实战环境条件对可靠性的影响,显著提高了机载武器可靠性增长试验效率。