卫星抛物面天线组合件的模态分析和模态试验

着重描述了卫星抛物面天线组合件的模态理论计算和模态试验情况,并对两种结果进行对比和评定分析。     

模态试验激励点与响应点优化分析

有限元模型和试验结果的相关性分析的关键问题之一是确定最优激励点.给出了利用有限元模型和基于模态参与理论的新准则选择模态试验最佳激励点的方法,该新准则被称为模态参与变异系数准则.结合印制电路板案例,分别利用新准则和模态参与理论选择了最优激励点和次优激励点,通过对比论证了提出的新准则的准确性.此外,利用了系统等效缩减/扩展方法,用模态置信准则和共位模态置信准则来揭示不恰当的测试点带来的误差.结合印制电路板案例分析了测试点的选择对相关性分析结果的影响.案例表明,选择更好的测试点能够得到更好的相关性分析结果.     

试验模态分析最佳测试点选取方法的优化

作为有限元模型修正的重要依据,试验模态分析的结果受多方面因素的影响,其中很重要的一方面就是测试点的选取.基于目前试验模态分析中最常用的两种测试点选择方法——有效独立法（EI,Effective Independent）和模态动能法（MKE,Modal Kinetic Energy）,提出了一种新的测试点优化选择方法——有效独立-模态动能变异系数法（EI-CVMKE,Effective Independent-Coefficient Variance of Modal Kinetic Energy）.并提出了一种新的评估测试点选择方法优劣的准则——模态动能变异系数准则（CVMKE）.运用模态置信准则（MAC,Modal Assurance Criterion）、CVMKE和奇异值分解比（SVD ration,Singular Value Decomposition ratio）评价并比较了EI,MKE和EI-CVMKE的测试点优化结果.以印刷电路板作为算例,并通过实物模态试验验证,结果表明EI-CVMKE选取的测试点在考虑了截断模态线性独立的同时又具有较高的模态动能,有较强的抗噪声性能,在3种方法中最佳.      

碳纤维复合材料方形薄壁梁的铺层设计、制造工艺及试验

本文介绍了以日本东丽工业公司的M40高模量石墨纤维为增强材料,环氧648/BF_3—MEA为基体材料,经无端头螺旋缠绕、单向预浸料铺敷增强、热压罐固化成型、脱模和切割修整等工序,制成碳纤维复合材抖方形薄壁梁。制品经各项试验后,性能稳定可靠,并已应用于实际产品上,取得比较满意的结果。     

碳纤维复合材料方形薄壁梁在弯曲和扭转联合作用下的试验研究和结果分析

本文介绍了以M40碳纤维为增强材料的方形薄壁梁,在承受弯曲和扭转联合作用下的应变分布;扭转变形的测定;梁的破坏载荷的确定。所测试验数据稳定,说明构件制造工艺可靠,满足产品的强度、刚度要求。该结构已用于实际产品上,取得比较满意的结果。     

飞机复合材料构件设计、分析和制造数据集成

实施复合材料构件数字化定义是实现复合材料构件设计、分析和制造数据集成的基础.复合材料构件数字化定义包括几何建模和材料结构建模.总结了材料结构建模过程和材料铺放数据的组成,指出当前复合材料构件分析无法基于最终的真实纤维路径进行,采用离散三角形单元的真实纤维路径来近似铺层纤维的最终状态,并利用可扩展标记语言(XML,Extensive Markup Language)文件对材料铺放数据进行了描述,探讨了通过纤维路径数据到有限元网格的自动映射实现材料铺放数据的自动传递.最后,研究了设计数据到排样下料系统和激光投影系统的集成和接口数据组织方法.      

倒立摆系统的运动模态分析

提出倒立摆系统在受控稳定状态下的运动模态概念.通过对倒立摆系统物理结构的分析,归纳出由单电机控制的单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统在受控稳定状态下可能出现的主要运动模态.在以数控方式实现由单电机成功控制单倒立摆、二级倒立摆和三级倒立摆系统稳定的基础上,分析控制倒立摆系统稳定的控制律反馈增益系数与系统稳定运动模态之间存在的关系.在实验中成功实现在线改变倒立摆系统的运动模态.     

面向空间压紧堆叠结构的数字孪生模态试验方法

压紧堆叠结构由于对整流罩空间利用率高、入轨后易于分离再组装等特性,在空间太阳能电站、大型天线等空间结构中具有应用潜力。压紧堆叠结构组件多、连接形式复杂,基于离散加速度传感器的模态试验方法无法监测到结构全场模态信息,对于局部连接结构的模态难以评估。因此对一种面向空间压紧堆叠结构的数字孪生模态试验方法进行了研究。首先,建立压紧堆叠结构的高精度仿真模型并进行模态分析,得到结构振型;然后,使用锤击法开展模态试验并采集加速度传感器数据;最后,对仿真分析数据和试验传感器数据进行数据融合,构建压紧堆叠结构数字孪生体,实现全场模态的实时监测。数字孪生体振型预测精度达到99.7%、基频误差为2.6%,从传感器采集数据到完成数字孪生体计算和云图显示,用时2 s。结果验证了提出方法的高预测精度和效率,表明了该方法对提升空间结构模态试验监测范围的有效性。     

基于ANSYS的桁架结构模态分析

模态分析是机械结构动力学分析的基础。采用有限单元法,利用ANSYS软件以桁架结构为例进行分析,求得桁架的自由模态参数,并通过加强筋的合理布置,增强桁架的结构刚度,提升固有频率,远离实际工作频率以防止共振。     

复合材料飞机结构验证试验载荷放大系数法

载荷放大系数法的基本原理是将给定载荷（谱）下的结构Ｂ基准寿命验证试验转化为给定Ｂ基准寿命下的结构剩余强度验证试验,载荷放大系数可由理论推导方法和试验方法确定,讨论了复合材料飞机结构全尺寸验证试验采用载荷放大系数法的原因,前提条件、１．１５载荷放大系数的确定和应用的局限性等问题。     

碳纤维/环氧复合材料的原子氧剥蚀效应试验研究

碳纤维/环氧树脂用在空间飞行器上时,面临着空间环境中各种因素特别是原子氧效应的影响,因而在地面模拟设备中对这种材料进行了原子氧剥蚀效应试验研究,并且考察了温度变化的影响.通过比较试验前后试样的质量及表面形貌,得出了材料在设备中的反应特点以及温度变化对材料原子氧效应的影响规律.同时,还对设备中存在的离子氧在材料的质量损失中所起到的作用进行了定性的研究.     

复合材料整体异形构件的CAD技术研究

对于多分支整体异形空心薄壁断面复合材料支架这种整体异形构件,由于复杂的空间曲面构形和纤维铺设连续性要求成为其CAD技术难题.为此,采用分块建模和网格细化技术以控制曲面走向,生成等距网格,解决了有限元网格划分难题,利用试验及有限元软件完成了改变层压板铺层方向及顺序,对异形构件进行了力学性能分析和构件的优化设计.经验证及产品质量检测,缝纫预形件树脂转移成形整体异形赛车架达到了设计要求,证明上述方法的可行性,可供航空航天及民用产品同类构件设计参考.      

复合材料层合梁自由振动的区间分析

利用区间数学研究了具有有界不确定结构参数的复合材料层合梁自由振动问题.将不确定结构参数用区间向量进行定量化,结合区间数学与Taylor级数,提出了求解具有不确定结构参数的复合材料层合梁自由振动问题的区间分析法.与传统的概率分析方法相比,它只需不确定参数所在范围的界限,而不需要其它任何概率统计信息来确定结构振动固有频率的变化区间.通过数值算例,将非概率区间分析法和概率分析方法进行了比较,可看出由区间分析方法得到的固有频率区间包含由概率方法得到的固有频率区间,即概率方法得到的区间宽度比区间分析方法得到的区间宽度要\"紧\",表明了区间分析方法的可行性和有效性.      

三维编织复合材料强度的数值预报

在实验研究和有限元分析的基础上,提出了一种经验性强度失效判据,并利用刚度预报的模型和有限元分析的结果,进一步提出了强度预报的方法.强度计算的结果表明: 预测值与拉伸实验的结果基本相符.     

复合材料梁的热弯实验

为研制先进的导弹弹翼,用新研制的复合材料制成工字梁,模拟导弹飞行时翼梁受热弯条件进行实验,测出梁的温度和挠度随时间变化曲线,确定正常使用条件和失效形式,用此复合材料代替现役导弹的金属材料,可明显减重,改善性能。     

复合材料薄壁梁几何非线性分析

根据复合材料薄壁梁变形的特点,假设截面有面外翘曲,应变沿薄壁厚度方向 呈二次曲线形式变化,采用9节点平面单元模拟复杂薄壁截面,用27节点体单元模拟面外翘 曲变形.在Hamilton原理基础上,采用非线性有限元理论,用T.L.法,将位移等状态量写成 增量形式后,推导出了任意复杂截面薄壁复合材料梁计入剪切翘曲大变形分析的几何刚度矩 阵,建立了一个新的任意复合材料薄壁截面梁几何非线性分析模型,并进行了算例验证.算 例表明,建立的模型正确,能够进行复合材料薄壁梁几何非线性分析;截面翘曲对复合 材料梁的变形影响明显;与相关文献做比较,说明了模型的优越性.      

纺织结构复合材料的细观力学分析

纺织结构复合材料细观力学分析中的若干基本问题是单层几何特性的描述，单元体细观结构的模型、应力应变假设以及强度分析等。对前人在前三个问题上已进行的研究工作作出扼要的回顾，并介绍其当前的技术发展动态，针对这些研究工作中存在的不足之处和未来的发展，提出几点意见。     

复合材料结构三维有限元分析的材料参数

在调研现有文献复合材料结构三维数值分析中材料参数的基础上,阐述了基于单层板材料性能数据建立复合材料三维材料参数的方法.通过对复合材料π接头结构的三维数值模拟和试验,研究了三维材料参数中不确定参数对结构刚度预测的影响;分别采用三维修正的最大应力准则、最大应变准则、蔡-胡准则和Hashin准则评价π接头的初始破坏,结合试验数据,研究不同失效准则对复合材料π接头结构的适用范围以及材料参数对初始破坏强度预测的影响.研究工作可为一般层合复合材料结构的三维建模提供参考,并为深入理解复合材料π接头结构力学性能、准确预测其破坏强度提供理论支持.     

变截面毛细通道中气泡的运动特性分析

为了确定复合材料成型过程中气泡的运动条件,利用变截面毛细模拟通道实验系统,研究了气泡在变截面毛细管中的运动行为,分析了气泡长度、毛细管半径及液体种类对气泡垂直穿出行为的影响,并从理论角度推导出气泡穿出的临界压力方程.研究结果表明,气泡垂直穿出变截面毛细通道所需要的临界压力差,随气泡长度和毛细管半径的增大而减小,液体种类对其也有明显影响,实验结果与理论计算值基本吻合.该研究结果将为复合材料成型中工艺参数的优化提供实验依据.