空间管路结构单多轴随机振动环境下的疲劳损伤研究

从理论分析和仿真计算两个角度,研究对比了典型空间管路结构在单、多轴随机振动载荷下的动强度特性,得到了管路结构随机振动疲劳损伤与激振方式、方向和动应力响应之间的关系,提供了一种可定量预估管路结构在单、多轴激励随机振动试验中强度考核差别的方法,为管路结构动强度考核试验设计提供理论指导,并为其考核结果提供保障。     

空间管路结构单多轴随机振动下的动强度特性研究

从理论分析和仿真计算两个角度，研究对比了典型空间管路结构在单、多轴随机振动载荷下的动强度特性。确定了线性结构模态振型主振方向的评定方法，得到了管路结构模态振型主振方向与随机激振方式和方向、动应力响应之间的规律特性。不仅能够为管路结构随机振动响应试验系统设计提供指导，而且能够为其动强度考核提供保障。     

发动机短舱声衬结构声振等效转换试验研究

基于载荷对结构造成响应的等效性机理,针对发动机短舱声衬结构开展声激励和振动激励的等效转换试验研究:应用载荷响应等效理论,分别进行声衬结构的噪声和振动试验,测试并计算其结构响应,给出了声衬结构在声激励和振动激励下的等效转换关系。试验研究能够有效改善试验的真实性,指导后续试验研究工作,具有良好的工程应用价值。     

基于代理模型的车载雷达阵面风载疲劳分析

本文采用时域疲劳评估方法对风荷载作用下的结构疲劳寿命进行评估。准确的风载荷等效模型是结构时域响应预示的基础,高精度的时域响应预示方法是实现疲劳评估的关键。在风载荷模型等效方面,根据结构面临的实际载荷工况,通过CFD分析得到阵面在不同角度下的风压分布,利用响应面代理模型拟合出阵面各特征点的风压多项式,进而投影插值得到有限元网格单元上的风载荷曲线。在结构时域响应预示方法方面,发展基于直接法的结构时域响应预示方法,进而研究计算步长、计算格式等对计算精度和计算效率的影响,为疲劳评估提供准确的结构应力时间历程。在时域疲劳评估方法方面,采用雨流计数法对应力/应变的时间历程循环计数,结合材料的疲劳性能对结构进行疲劳寿命预测。基于以上研究,形成适用于工程计算的风载荷作用下的结构疲劳评估方法,为雷达结构设计提供参考。     

半自由声场和混响声场等效转换方法研究

从结构振动场和声场之间的关系出发,计算声激励下的结构响应;通过分析混响声场和半自由声场的基本特性,用试验法获得了声激励下结构模态和不同声场的空间相关系数,利用广义载荷响应等效理论,给出了典型结构在不同声场转换关系下的等效转换关系。     

含面芯脱粘边缘闭合蜂窝壁板压缩稳定性研究

基于有限元软件ABAQUS,分别建立了无损伤和含板芯脱粘缺陷的边缘闭合蜂窝壁板的三维有限元模型。利用3种建模方法对比研究了边缘闭合蜂窝壁板在压缩载荷作用下的屈曲载荷规律和失稳模式。采用夹芯板理论将蜂窝芯等效为正交各向异性结构,板芯之间的胶层使用cohesive单元进行模拟。研究结果表明:随着脱粘尺寸的增加,蜂窝壁板的屈曲载荷呈现下降趋势;当30 mm≤D≤80 mm时结构由混合屈曲过渡到局部屈曲;两种等效模型发生局部屈曲后,无论是结构的屈曲载荷规律和屈曲载荷值还是失稳模式,均近似接近原始模型结果。     

火箭在地面风作用下的振动载荷识别

将地面风作用下的火箭作为一个非均质变截面梁,研究了非轴对称火箭的任意风向风振载荷识别问题。根据结构风振的特性,引入等效阻力系数和升力系数,利用风载荷作用下火箭的振动加速度或弯矩响应识别等效阻力和升力系数以及归一化随机载荷的功率谱。给出了等效阻力和升力系数与以往风载试验中使用的非定常阻力和升力弯矩系数的关系。     

复杂管路结构动力学特性分析

采用计算模态分析和试验模态分析的方式,对包含焊接连接的复杂管路结构动力学特性进行研究。考虑内部零件的质量效应以及焊接连接对局部刚度的影响,建立了复杂管路结构的有限元分析模型,并开展了计算模态分析;采用锤击法和非接触式测量方法进行复杂管路结构的试验模态分析。对比仿真结果和试验结果可以发现:采用焊接建模方式可以提高焊接部位局部刚度,使得管路结构模态频率有所升高;管路结构两端固支边界条件下前五阶模态频率的计算结果与试验结果误差不超过3%;管路结构测点处的随机振动响应试验结果与仿真结果相差3.3dB。     

脉冲侧压下的筒壳弹性屈曲

本文利用弹性理论对在空气冲击波作用下的圆柱壳的侧压稳定性进行了计算分祈,在不圆度为1％、最大位移为半径的5％时,计算结果与实验结果有很好的一致性。引入等效加载时间概念来表征载荷的时间特性,得到了载荷～冲量关系。通过对各种结构尺寸的临界载荷的计算,证明动力过载系数不仅与加载时间有关,而且与结构有关。在厚度一半径比大于0.005或长度-半径比小于4的区域内,临界载荷对结构几何参数比较敏感。     

复合材料蜂窝夹层结构的总体稳定性研究

采用两种有限元模型和工程方法分别对复合材料蜂窝夹层结构在压缩、剪切载荷作用下的总体稳定性进行了计算,根据各计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:对于承受压缩载荷的结构,采用工程计算法能够较好的预估结构的屈曲临界载荷,而对于承受剪切载荷的结构,采用三维有限元法能较好的计算结构的屈曲载荷。     

火箭用高转速氢泵叶轮的非线性结构分析与改进

为研究氢泵叶轮在高速离心载荷下的非线性力学行为,并对结构进行优化,建立了叶轮的有限元模型。采用理想弹塑性和线性强化弹塑性材料模型计算应力应变状态和极限转速,应用安定理论分析叶轮安定极限载荷。结果表明:在工作转速下原始结构最大等效应力超过屈服强度,但最大主应变并未超过最大容许应变;回流孔形状改为椭圆以及增大叶片根部圆角半径,均能够降低局部最大应力;安定极限转速以及理想弹性模型和线性强化弹塑性模型对应的极限转速均高于工作转速,表明叶轮的安全裕度较高,应当引入弹塑性设计理念。     

圆柱形块壳的动力稳定性

在导弹、火箭的飞行过程中,弹体结构除了承受静载荷外,还承受脉动载荷的作用。本文研究了在轴向静载和脉动载荷联合作用下,圆柱形块壳的动力稳定性问题,给出了结构主要不稳定区域和“联合”共振不稳定区域边界的计算方法,分析了单频脉动轴压、同相位多频脉动轴压和阻尼对结构动力不稳定区域的影响。分析计算结果表明:当使用轴向载荷接近于结构轴压失稳临界载荷时,小的脉动轴向载荷可能导致结构提前失去稳定性,而且失稳模态不同于静力失稳模态。因此,在结构设计中,宜采用载荷频谱图和结构动力不稳定区域图进行结构强度校核和结构可靠性评估。     

基于有限元分析的DFR法

以名义应力为参数量的细节疲劳额定值(Detail fatigue rating,DFR)法进行疲劳可靠性分析的关键之一在于获取钉孔附近真实的名义应力,解析法难以分析复杂结构和载荷下的应力分布,不便于工程应用。本文参考了连接件及周边平衡载荷系的等效方法,提出了用于DFR法分析的有限元法名义应力的求解。编制了基于有限元分析的DFR法分析软件FEM-DFR,对MSC.Nastran输入输出文件进行后处理,自动完成DFR法疲劳寿命的相关计算。算例结果表明本文提出的基于有限元分析的DFR法算法合理,编制的FEM-DFR软件通用、有效。     

爆炸冲击载荷作用下板壳结构数值仿真分析

主要针对爆炸冲击载荷作用下板壳结构的试验破坏问题,利用LS-DYNA有限元分析软件,采用非线性动力学分析计算方法,考虑材料非线性和结构非线性等因素,模拟分析了板壳结构在接触爆炸冲击载荷作用下的动态响应。计算分析结果与试验结果相吻合,利用有限元分析方法能很方便解释试验过程和现象,为试验分析提供有效依据。     

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。     

不同分布载荷下药柱内孔受力特性分析

大长径比固体火箭发动机点火瞬态过程中药柱内孔受力较为复杂,对其载荷的处理方式直接影响最终的计算结果。本文建立了某战术发动机的流场模型及药柱有限元模型,对比分析了药柱内孔在均布和非均布载荷下的受力特性分析。计算结果表明,相比与均布载荷,非均匀分布载荷条件下药柱内孔应力—应变值较高,同时使得药柱结构可靠性有所提高。     

基于随机有限元法空间梁板结构系统可靠性分析

飞行器工作环境复杂，影响其结构安全的不确定因素很多，并且结构失效会造成巨大的经济损失，甚至危及生命，所以对其进行结构可靠性分析是非常必要的。为了使可靠性指标计算简化，现有文献主要采用杆板结构来模拟飞行器的空间结构，并且主要基于有限元来求可靠性指标。本文采用空间梁元与加筋板格元（SP）来模拟其三维空间结构，模型更符合实际模型。同时考虑材料的强度、梁元件截面积、板元件厚度和外载荷均为随机变量，采用随机有限元法分析了随机变量对结构节点位移的影响，并应用可靠性基本理论对该结构系统进行结构可靠性分析。最后编制了相应的软件，计算了两个算例，结果证明该方法对飞行器结构可靠性分析具有重要的作用。     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

载荷谱型对疲劳损伤分布的影响

疲劳累积损伤分布规律是结构疲劳可靠性分析与设计的关键内容之一。本文考察了疲劳外载荷谱的谱型对疲劳累积损伤分布的影响，定义了任意载荷谱的等效增强和载荷谱的形状因子，给出了一个分析疲劳累积损伤分布的模型，讨论了载荷谱型与疲劳累积损伤分布之间的关系。数值模拟结果表明：谱强度描述了疲劳累积损伤的均值，载荷谱的形状因子描述了疲劳累积损伤的变异系数。     

襟翼热力耦合试验方法及有限元模拟研究

设计了热力耦合试验装置对襟翼进行试验研究。采用石英灯管加热器加热,实现了高温力载荷的施加和高温条件下位移的测量。通过有限元方法进行等效热力耦合模拟计算,结果发现试验的位移数据和有限元计算位移结果吻合较好,说明本文设计的热力耦合试验方法可靠,高温条件下力载荷施加及位移测量方法合理可行。