多星多任务运控系统可靠性优化模型

多星多任务运控系统任务需求是根据实时执行的各种任务而不断变化的,因而其在不同的任务状态下系统具有不同的可靠性结构。首先,给出了系统任务阶段分解的方法;然后,利用连续马尔可夫链理论建立了基于多星多任务运控系统的可靠性模型,给出了固定费用投资下对系统进行可靠性优化设计的边际分析算法;最后,通过案例分析,验证了模型的可行性与实用性。     

含裂纹载人密封舱体结构在轨失效分析方法

入轨后的载人密封舱体结构存在一定程度的初始裂纹,微流星与空间碎片的撞击会使密封舱体结构产生新的裂纹损伤,密封舱体为薄壁结构,长期在轨飞行期间,在各种载荷的作用下,裂纹损伤可能导致密封舱体失效。考虑到不同的裂纹损伤来源及其转化,提出了载人密封舱体结构总体失效分析方法。首先提出了载人密封舱体结构在轨期间由裂纹损伤导致失效的两类模式及判定依据,并说明了各裂纹损伤间的转化关系;然后,说明了基于Forman模型进行舱体裂纹扩展分析的原理;最后,对某在轨飞行15年的载人密封舱结构因舱压导致的结构失效进行了分析,确定了舱体结构上的断裂失效危险部位及危险裂纹形式,并得到穿透裂纹的临界长度。     

基于有限元法的输液管路稳定性可靠性研究

为分析航空发动机空间管路系统的稳定性可靠性问题,提出了一种采用有限元法和蒙特卡洛法相结合的分析方法。方法中采用有限元法建立空间管路系统流固耦合模型,定义了稳定性失稳的极限状态函数,采用蒙特卡洛法进行稳定性可靠度计算。典型工程算例的计算结果表明:给定流体流速的均值,发散失稳的概率随流体流速的变异系数可能增加或减小;给定流体流速的变异系数,随流体流速均值的增加,管路系统稳定性极限状态函数由服从连续概率密度函数变为服从混合概率密度函数。研究结果对于航空发动机输液管路的稳定性可靠性设计和评估具有参考价值。      

翼盒结构的可靠性分析及基于系统可靠性的优化设计

 本文研究了翼盒结构的可靠性分析及基于系统可靠性的结构优化设计方法。采用发展了的优化准则法枚举系统的主要失效模式,和Feng的高精度法计算系统破坏概率,提出两个迭代公式进行元件尺寸的优化设计。算例结果表明本文方法是中、大型结构系统可靠性分析及优化设计的有效方法。     

大型结构的失效分析

用半模加虚元法计算大型结构元件的破坏问题,只限于对称的破坏型式,非对称的破坏分析,如用虚元法,必须建立全结构模型。本文旨在将结构的刚度变化问题,转化为力的变化问題,固定原有的结构刚度,用等效附加力来替代破坏元件的刚度效应,以达到用半模解大型结构元件非对称破坏问题的目的。     

Failure treatment strategy and fault-tolerant path planning of a space manipulator with free-swinging joint failure

Aiming at a space manipulator with free-swinging joint failure, a failure treatment strategy and fault-tolerant path planning method is proposed in this paper. This method can realize failure treatment of a space manipulator with free-swinging joint failure through determination of the optimal locked joint angle and dynamics model reconfiguration. Fault-tolerant path planning is realized by the establishment of the degraded workspace with integrated kinematics performance (DWWIKP) and an improved A-Star (A1) algorithm. This paper has the following contributions. The determination of the optimal locked joint angle can ensure that the manipulator is able to continue follow-up tasks while maximizing the workspace of the manipulator after locking the fault joint. Underactuated control of a high degree-of-freedom (DOF) manipulator can be effectively solved through dynamics model reconfiguration. The analysis process of the dynamics coupling relationship can be applied to cases where the active joint and the passive joint are parallel or perpendicular to each other. The establishment of the DWWIKP can demonstrate the kinematics performance of the manipulator in both joint space and operation space comprehensively. The improved A1 algorithm based on the integrated kinematics performance index (IKPI) can search a fault-tolerant task trajectory that satisfies the requirements of reachability and the overall kinematics performance simultaneously. The method proposed in this paper is verified by a 7-DOF manipulator, and it is available to any DOF manipulator with free-swinging joint failure.     

含损伤复合材料层合板剩余压缩强度研究进展

综述了含损伤复合材料层合板剩余压缩强度的研究进展,重点介绍受低速冲击后复合材料层合板的剩余压缩强度问题,主要包括:(1)层合板压缩失效的损伤特征及损伤状态表征;(2)层合板压缩试验研究;(3)损伤模型分析及失效分析;(4)研究展望.     

航空发动机故障统计与分析数据库的建立

航空发动机故障常导致空难事故，造成生命和财产损失，为了保证发动机安全必须查清发动机故障的原因，而查清一个发动机故障原因并做出结论和报告，要耗费大量人力和物力，收集整理这些宝贵的资料，建立航空发动机故障数据库，对于提高航空发动机设计及维护水平是非常必要的。基于Visual FoxPro平台，开发了航空发动机故障统计与分析数据库系统，该系统以中文Windows风格为界面，按照工程软件开发规范建立数据库。系统收集了国内外各类航空发动机故障统计与分析资料，可实现查询；浏览；编辑等功能。     

Reliability analysis based on a novel density estimation method for structures with correlations

Estimating the Probability Density Function (PDF) of the performance function is a direct way for structural reliability analysis,and the failure probability can be easily obtained by integration in the failure domain.However,efficiently estimating the PDF is still an urgent problem to be solved.The existing fractional moment based maximum entropy has provided a very advanced method for the PDF estimation,whereas the main shortcoming is that it limits the application of the reliability analysis method only to structures with independent inputs.While in fact,structures with correlated inputs always exist in engineering,thus this paper improves the maximum entropy method,and applies the Unscented Transformation (UT) technique to compute the frac tional moments of the performance function for structures with correlations,which is a very efficient moment estimation method for models with any inputs.The proposed method can precisely estimate the probability distributions of performance functions for structures with correlations.Besides,the number of function evaluations of the proposed method in reliability analysis,which is determined by UT,is really small.Several examples are employed to illustrate the accuracy and advantages of the proposed method.     

基于NuSMV的系统安全性分析平台开发和应用

传统的安全性分析方法,受到分析人员自身技能和经验等因素的影响,容易疏漏系统的失效状态或误判失效的影响。模型检验使用严格的数学方法推理,能够验证产品的规范或设计是否符合要求。将模型检验引入飞机系统安全性分析中,基于模型检验工具NuSMV建立安全分析平台,并以＋5V电源监控系统为例,对其安全性进行了分析。     

Research on failure criterion of composite based on unified macro- and micro-mechanical model

A new unified macro- and micro-mechanics failure analysis method for composite structures was developed in order to take the effects of composite micro structure into consideration. In this method, the macro stress distribution of composite structure was calculated by commercial finite element analysis software. According to the macro stress distribution, the damage point was searched and the micro-stress distribution was calculated by reformulated finite-volume direct averaging micromechanics (FVDAM), which was a multi-scale finite element method for composite. The micro structure failure modes were estimated with the failure strength of constituents. A unidirectional composite plate with a circular hole in the center under two kinds of loads was analyzed with the traditional macro-mechanical failure analysis method and the unified macro- and micro-mechanics failure analysis method. The results obtained by the two methods are consistent, which show this new method’s accuracy and efficiency.     

整体复合材料结构分层特性研究进展（一）

整体复合材料件越来越多地被用作现代航空航天器的主承力结构,而分层是其最易出现的破坏形式。本文作为整体复合材料结构分层特性研究综述的第一部分,重点介绍界面断裂力学和应力分析方法。论文首先对复合材料失效和分层研究进行了简要的回顾,然后详细介绍了界面断裂力学发展的历史、基本公式和在复合材料分层研究中的应用,并且介绍了几种界面裂纹尖端场的求解方法——J积分、修正的裂纹闭合积分（Modified Crack Closure Integral）和M积分法。其次,对应力分析在复合材料分层研究中的应用进行了简要的回顾。     

从疲劳试验寿命到结构安全寿命

1.可靠度与寿命分布分散系数 先考虑固定试验条件下的寿命分散,将疲劳寿命T这一随机变量的概率分布函数记为F(t),其密度函数为f(t),那么在某个时刻t_R,结构可靠度(即存活概率)R为     

S5000F介绍及在民用飞机运行可靠性分析反馈中的应用

为了合理有效指导民机安全可靠经济地运营,基于欧洲航空航天与防务工业协会(AeroSpace and Defence Industries Association of Europe, ASD)组织制定的S5000F《在役数据反馈国际规范》,对其主要内容进行研究,进而探究其在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。首先,阐述了S5000F规范编制背景和目的;然后,介绍了S5000F规范的主要内容以及相关的业务流程;最后,探讨了S5000F规范在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。本文对S5000F规范进行了全方位解读,并对其在民机运行可靠性方面的应用进行了探究,在此基础上进一步将其拓展至民机研制和服务阶段,为全寿命周期管理提供有效的指导性建议。     

振动特性敏感区上的结构故障诊断与监测

本文提出了通过敏感的振动特性来进行结构故障早期诊断的图象识别诊断法和参数变化诊断法。前者可以判断故障是否发生并作简单分类,后者能同时确定故障的部位和严重程度。两方法都用到了悬臂梁的故障诊断中,结果表明是有效的。     

基于多智能体混合学习的多星协同动态任务规划算法(英文)

针对多星协同动态任务规划问题,以往多采用基于启发式的重规划算法,但是由于启发式策略依赖于具体任务,使得优化性受到影响。注意到协同规划的历史信息对后续协同规划的影响,本文提出了一种基于策略迭代的多智能体强化学习和迁移学习的混合学习算法求解该问题近似最优策略。本文的多智能体强化学习方法利用神经网络描述各颗卫星的强化学习策略,通过协同进化的方法迭代搜索具有最优拓扑结构和连接权重的策略神经网络个体。针对随机出现的观测任务请求导致历史学习策略失效,通过迁移学习将历史学习策略转换为当前初始策略,保证规划质量前提下加快多星协同任务规划速度。仿真实验及分析结果表明本文算法对动态随机出现的任务请求有良好的适应性。     

工龄探索技术研究

工龄探索作为以可靠性为中心的维修的重要部分,一般是指在飞机服役后通过收集飞机使用维修信息从而对飞机初始维修大纲制定时的缺省问题重新回答,以合理地优化飞机预防性维修任务及其间隔的过程。工龄探索过程分为准备阶段、分析阶段和跟踪阶段,针对不同类型及故障后果的预防性维修任务具体分析了开展工龄探索的一般方法及逻辑决断流程,为我国飞机维修大纲适用性与有效性评定和预防性维修任务及间隔持续优化提供依据。     

纤维增强涡轮轴结构失效模式分析方法及试验验证

针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立细观力学代表性体积元(RVE)模型,通过编程模拟实现模型的周期性边界条件,计算纤维增强复合材料应力响应,将其均值应力转化为真实应力,确定失效包线。建立连续纤维增强轴结构力学模型,计算轴结构在扭转载荷下的应力响应。通过复合材料层合板主偏轴关系应力转化,将危险单元各方向宏观应力响应计算结果转化到细观力学RVE模型上,即为细观力学RVE模型受载情况。结合细观力学失效边界确定复合材料轴结构危险位置失效模式,当扭转载荷达到5 000～5 500 N·m之间,复合材料最外层即层6(+45°)首先达到基体拉伸失效载荷。开展复合材料轴结构失效模式试验,在扭转载荷达到6 000 N·m时,声发射信号相互叠加,大部分均为中频信号,中频信号多为基体、界面开裂信号。与模拟仿真计算结果对比分析,验证连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析方法的有效性。利用所建立模型预测了某型发动机低压涡轮轴的失效载荷及失效模式。     

坐标测量机面向任务的测量不确定度分析

受较多不确定度来源的影响,面向任务的不确定度是众多测量机用户所关心的,本文介绍了应用坐标测量机时,针对具体任务的不确定度的实用分析方法,并列举实例进行说明。     

任务复杂度对自动化意识的影响

现代飞机驾驶舱的高度自动化容易导致飞行员对自动化的自满和依赖,进而降低飞行员的自动化意识。自动化意识失效是飞机事故征候和事故的主要影响因素之一。通过研究任务复杂度对自动化意识的影响以及自动化意识失效的原因后发现,高复杂度任务下的自动化意识失效概率显著高于低复杂度任务,对自动化的注意力分配不足和自动化自满是高复杂度任务下自动化意识失效的两个主要原因。研究表明,在高负荷阶段,如果自动化失效,人难以在短期内发现自动化失效和作出有效响应。因此,增强自动化意识是维持航空安全的重要保障。