钛合金耳片的静载失效分析与结构优化研究

钛合金因比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛应用于航空、航天、舰船等领域。飞机在襟翼滑轮架侧板、铰链接头、基座等结构部位采用钛合金零件,其中部分零件涉及耳片连接结构。为了对钛合金耳片进行强度分析和结构优化,开展了不同尺寸钛合金耳片的静载试验研究。揭示了钛合金耳片几何尺寸与加载角度对破坏载荷的影响规律;计算获得轴向加载效率系数K_0与角度加载效率系数K_(con1);对典型断口进行了形貌观察,探讨了钛合金耳片在室温静载荷作用下的破坏机制。     

民用飞机耳片结构参数化设计方法研究

耳片/螺栓类结构在现代民用飞机结构设计中应用广泛,其常规正向设计思路为结构设计在先,强度分析在后,存在迭代计算繁冗,耗时长且人为计算易出错等问题。以逆向设计为指导思想,以铝合金（7075-T6）耳片为例,建立耳片典型承载能力、耳片性能参数与耳片结构参数之间的关联方程;通过设计变量法,给出一套参数化设计方法,并通过MATLAB开发可视化程序进行实例求解。结果表明：参数化设计方法可以实现以需求—结果模式为导向的耳片自动化设计,得到了满意的设计结果,在给定耳片受载条件及目标需求的情况下,能够实现耳片相关参数的迅速求解,大幅提高设计效率。     

基于无裂纹直耳片接头接触问题的非线性分析

考虑耳片与螺栓之间配合间隙,采用Patran有限元分析软件,模拟飞机结构中典型直耳片接头的结构特征及载荷特征,对无裂纹直耳片接头进行了非线性接触分析。通过分析,计算了三种不同大小耳片孔边应力集中系数,并与理论经验公式计算得到的耳片孔边应力集中系数相比较,其结果表明,有限元计算方法合理,可为有初始裂纹耳片接头接触分析提供参考。同时,在此基础上讨论了耳片不同几何参数对其应力分布影响,也可为接头耳片的优化设计提供一定的指导。     

轴向受载耳片拉伸效率系数的Neuber修正

为了改进和完善现有设计方法,引入Neuber准则,综合考虑耳片结构弹性模量、拉伸屈服强度、极限强度与塑性应变等参数,采用有限元方法获得耳片应力集中系数,对轴向受载耳片拉伸效率系数计算方法进行修正。相比于传统计算方法,修正之后的计算结果精度提高14.2%,可以进一步降低结构设计重量,且该计算方法适用于所有飞机金属结构材料。     

面向映射单调性的TC4初生α相晶粒尺寸超声评价方法

随着被检对象微观组织结构复杂信息的增加,以误差最小为目标来建立有效的评价曲线越来越难,针对这一问题提出了一种以单调性为目标的TC4钛合金初生α相晶粒尺寸超声评价方法。依据相关性度量从多个超声参数中选取有效参数,经映射函数降成单维参数并归一化处理后与晶粒尺寸进行一次项拟合,构建以单调性（特征参数样本点依次序列差值同时为正或为负）最大为目标的优化问题并结合自适应差分进化（SADE）算法进行求解,寻找最佳的映射函数和拟合函数系数,最终建立映射单调性的多参数超声评价模型。实验结果表明,因考虑了单调性的重要性且与误差为目标的评价模型相比,所建模型的评价效应更显优势。与单一参数的声速模型、衰减系数模型和非线性系数模型对比分析,所建模型误差小、单调性好、性能稳定且有着评价结果精度高等特点。     

空间监视中设备级数据-目标对应关系确定方法

基于各测量弧段的方位、俯仰,通过数学变换和多项式拟合,实现以拟合系数为特征量表征该弧段的观测。进而通过比较观测值与理论值的拟合系数,完成数据-目标对应关系的确定,达到简化设备级数据-目标对应关系快速确定的目的。     

精确复现机翼摇滚运动的控制技术

为快速、精确地复现自由摇滚实验得到的机翼摇滚运动，在控制伺服电机的传统PID参数基础上增加了基准速度修正系数Kv，并将其视作PID参数的一部分，在此基础之上给出了一种PID参数的快速估计方法。利用该方法可以快速得到不同试验状态下控制伺服电机复现机翼摇滚运动的PID参数，提高了调试反馈控制量的效率。同时，发现在进行PID参数调节之前对速度时序曲线进行光滑化预处理，能为进一步进行PID调节打下坚实基础，提高电机驱动模型复现机翼摇滚运动的精度。最后，通过风洞试验对给出的方法进行了实验验证。     

轴向拉伸载荷作用下耳片厚度对应力集中系数的影响

本文运用ANSYS有限元软件进行仿真,分析了厚度对耳片孔边应力集中的影响.通过对不同厚度耳片应力集中系数的计算及分析,得出了耳片最大周向应力集中系数及最大切向应力集中系数随厚度的变化规律曲线.     

C-T曲线通用性分析和试验研究

提出了疲劳寿命预腐蚀影响系数曲线(C-T曲线)通用性分析的C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,并进行相关试验研究,得到了C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸基本无关的结论。C-T曲线是进行腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定和分析的基础,为验证分析C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸的相关性,从C的定义和分布规律出发,提出了C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,近似谱、不同恒幅应力水平以及不同指定裂纹尺寸下的预腐蚀疲劳寿命数据均表明了C-T曲线基本具有通用性;并进行了某型飞机结构主梁模拟试件在随机谱及恒幅谱下的预腐蚀疲劳试验,试验结果同样验证了上述结论,从而说明了C-T曲线的通用性。     

TOPSwitch单片开关电源的快速设计法

效率和芯片功耗是开关电源设计过程中的两个重要参数,文中给出TOPSwitch系列单片开关电源的快速设计曲线,通过查取曲线中的效率和功耗参数,快速地选择所需的TOPSwitch芯片.该方法是单片开关电源设计的重要手段.     

三维全五向编织耳片接头力学性能试验研究

通过单向静力拉伸试验研究了三维全五向编织复合材料耳片接头的力学性能。试件选用T700-12K碳纤维采用四步法编织预制件,以TDE-85环氧树脂为基体,经树脂传递模塑（RTM）工艺固化成型。对两种几何尺寸、两种孔加工方式（编织预留孔和机械制孔）的三维全五向编织复合材料耳片接头试件的力学性能进行了试验研究。试验结果表明,同尺寸三维全五向编织预留孔接头的承载力是机械制孔接头承载力的6倍;对相同孔径及厚度的耳片,增大耳片宽度能大幅提升耳片承载力,但并不能显著提高其初始破坏载荷。     

加衬套耳片接头止裂特性的计算研究

 本文研究了加衬套对耳片的加强与止裂作用。提出了销钉与衬套、衬套与耳片之间接触边界条件的处理方法。利用作者编制的耳片应力分析通用程序LUGS进行计算,得出了具有最佳止裂特性的衬套参数配置。     

随机载荷谱下基于声发射的耳片接头疲劳裂纹识别方法

作为航空结构中传递集中载荷的关键部件,耳片接头的失效将会带来灾难性的后果,因此需要通过疲劳试验来验证其是否满足设计要求。声发射（AE）作为一种在线监测手段,能够及时捕捉接头裂纹萌生扩展进程,提升试验质量。然而,在随机载荷谱下,会产生大量极其复杂且毫无规律的声发射信号,致使传统的基于特征提取及参数滤波的声发射数据分析方法难以发挥作用,无法有效识别接头裂纹的萌生。因此,本文提出了一种随机载荷谱下疲劳裂纹的声发射识别方法,该方法利用随机载荷谱的分布特点,通过分析不同载荷谱块下相同循环时段所对应的声发射信号表象差异来发现、锁定异常,并结合定位分析与干扰排除分析,确定裂纹的发生时间及位置。通过疲劳试验,该方法的有效性得到了证实,因而可为随机载荷谱下的相关航空结构试验提供参考。     

复合材料接头三维有限元技术研究

介绍了复合材料三维单元刚度矩阵，用三维有限元方法计算了复合材料层压耳片接头拉伸、剪切、弯曲载荷的问题；给出了孔边应力分布及弯曲时层间剪应力分布。结果表明：当载荷平行于铺层且沿厚度均匀分布时，应力沿厚度方向变化不大，主要与铺层角度有关；当载荷不平行铺层时，层间剪切应力和拉伸应力较大，是接头破坏的主要原因。     

复合材料编织接头承载能力的试验研究

 试验研究了用于航空结构的三维整体编织复合材料单耳承力接头在静载条件下的承载能力与破坏模式。单耳接头试样采用RTM(Resin Transfer Molding 树脂传递模塑)工艺制成,重点研究了由3种编织工艺（三维四向、三维五向和三维六向）、2种连接孔加工方式（机械钻孔和编织孔）、2种几何外形所组成的10组三维编织复合材料单耳承力接头的破坏机理与破坏载荷。对其在航空结构中的可应用性做出了评估。     

高负荷轴流压气机设计与试验验证

为了提高高负荷轴流压气机气动性能,探索高负荷压气机设计方法。首先,对高负荷压气机轴向载荷和参数分布进行研究与筛选优化;然后,利用二维正/反问题设计与分析方法优化压气机载荷展向分布;最后,利用三维流场分析方法进行精细分析,从而使高负荷压气机级间参数达到良好的匹配。将该方法应用于一台高负荷压气机设计中,并将试验值与计算结果进行了比较分析。结果显示:该技术有效地提高了压气机全工况的性能,使压气机各级工作在合理的参数下,相对于第4代发动机的压气机平均级压比提高了16%,效率提高了1%。     

基于粘弹性杆的摇臂式起落架着陆响应分析

摇臂式起落架作为起落架的重要形式,对其进行着陆响应分析可为起落架缓冲性能评估提供理论依据和参考。应用粘弹性杆建立摇臂式起落架结构动力学简化模型,并采用MATLAB程序建立线性与非线性摇臂式起落架数值求解模型;应用ANSYS/LS-DYNA显式动力学求解技术进行起落架着陆响应分析;对比研究起落架上端节点的载荷历程曲线、位移历程曲线及输出功量曲线。结果表明:着陆过程中载荷曲线和位移曲线收敛过程较短,曲线较为平滑,说明着陆过程较为平缓;从功量曲线的吸能面积比率可知缓冲器的吸能效率较高。研究结果对起落架系统缓冲性能的初步分析以及机身连接处接头细节设计的载荷输入具有积极的参考价值。     

载荷谱的当量化计算

 本文提出了一种用数学积分进行载荷谱当量化处理的方法。该方法概念明确,适合于工程计算。本文给出的一套完整的计算公式,已在谱的工程计算中得到应用,取得了较好的效益。     

Analysis of a parallel resonant converter with secondary-sideresonance

A high-frequency (HF) link parallel resonant DC/DC converter operating in the lagging power factor mode with the resonating capacitor on the secondary side of the HF transformer is analyzed using a state-space approach. Closed-form solutions (except for the duration of diode conduction) are obtained for steady-state conditions, and design curves are obtained. A method of obtaining optimum operating point under certain constraints is developed and is used as the basis of a simple design procedure. A theoretical study comparing the performance of three MOSFET-based 1-kW converters with different transformer turn ratios under load changes from rated-load to 10% load is carried out. Experimental results obtained with these converters with different transformer turn ratios are also presented     

A novel method for solving shortest tool length based on compressing 3D check surfaces relative to tool postures

Solving the shortest tool length quickly under a known tool trajectory in multi-axis machining of complex channel parts is an urgent problem in industrial production. To solve this problem, a novel and efficient method is proposed which is featured by extracting only a few necessary curves from the check surface instead of sampling the entire surface. By rotating and compressing the 3D check surface relative to all tool postures, the boundaries of the area occupied by the 2D compressed surfaces are the essential elements for determining the shortest tool length. A tracking-based numerical algorithm is introduced to efficiently solve the silhouette curves which are formed in compressing. To define the multi-taper shaped tool holding system (THS) which is commonly used in production, a characterization model for THS profile is established. A model for solving the shortest tool length is finally constructed based on the critical interference relationship between the THS profile and all compressed boundary curves. For acceleration, the boundary splines are segmented according to their knot vectors. Then a new concept called the axis-aligned tool length box (AATB) is introduced, which can provide a conservative range of tool length for a spline segment. By scanning the AATBs of all spline segments, the very few effective spline segments that may ultimately determine the shortest tool length are filtered out. This acceleration method makes the solution for the shortest tool length more focused and efficient. The results of experimental examples are also reported to validate the efficiency and accuracy of the proposed algorithm.