基于结构模态的机翼带吊舱有限元建模方法

针对无有限元模型的颤振计算建模问题,提出了一种采用结构优化方法建立有限元模型的方法。依据标准算例的结构尺寸和材料特性建立其有限元模型,采用集中质量单元和连接杆模拟外挂吊舱结构,得到了机翼带吊舱的标准模型。计算其结构模态并作为优化目标,建立几何尺寸、质量与标准模型一致。但结构参数不一致的初始模型;然后采用敏度优化算法优化初始模型,得到机翼带吊舱的优化模型。计算结果表明,优化模型与标准模型的颤振速度和频率均较为接近。     

太赫兹慢波结构微铣削装置的优化设计及模态分析

为使设计出的微铣削装置满足慢波结构件的制造要求,采用有限元辅助分析的方法,通过床身结构优化、减重设计、增加隔振垫等处理,完成对微铣削装置的优化设计.通过对主轴夹持装置的结构参数优化完成主轴夹持装置的优化设计.选取隔振垫弹簧阻尼刚度作为变量,进行模态仿真,研究其对机床频率的影响.结果表明优化后的机床总体变形量下降到2.274μm、最大应力降低到0.69MPa,远小于方钢的屈服极限、一阶固有频率提升至173.12Hz,各阶固有频率特性均得到改善.     

空中加油吊舱尾流场计算分析

为了得到空中加油吊舱尾后流场的分布特性,采用数值模拟方法对某型吊舱尾流场特性进行了仿真计算,分析了飞行高度和速度对加油吊舱尾流场分布的影响,并对计算结果进行了验证。研究结果表明,高度的变化对流场中速度矢量和涡量分布的影响较小,速度的变化对静压速度矢量和涡量的分布影响较大。     

飞机主起落架舱门变形分析与边界约束优化

基于有限元软件Patran和Nastran,对一种常见的短程民用飞机主起落架舱门在空中严重工况下的变形进行仿真分析,并通过试验验证有限元模型的准确性;最后,根据有限元仿真分析结果对舱门的边界约束进行优化,并将优化后的舱门变形情况与优化前进行对比分析;分析结果表明,优化边界约束后的舱门变形量显著减小,其结构应力水平明显降低。     

大飞机典型货舱下部结构冲击试验及数值模拟

针对大飞机全尺寸三框两段货舱地板下部结构，分别进行3.95 m/s和5.53 m/s的落重冲击试验，对比分析其变形模式和冲击响应特性。建立货舱地板下部结构有限元模型，通过仿真结果与试验结果的相关性分析来验证有限元模型，并进一步分析不同冲击速度对货舱地板下部结构变形模式和冲击响应特性的影响。结果表明：在3.95 m/s冲击下，中间支撑件与机身框连接区域铆钉未发生失效，在5.53 m/s冲击下，中间支撑件与机身框连接区域铆钉发生失效，且最终压缩位移量增大221.0%,最大加速度峰值降低19.9%,最大冲击力峰值降低2.9%。有限元模型能够很好地复现冲击试验过程，准确模拟机身框、中间支撑件及C型支撑件等变形情况，捕捉到中间支撑件与机身框连接区域的铆钉失效情况，在3.95 m/s和5.53 m/s冲击下，仿真与试验获得的最大加速度峰值偏差分别为4%和11.4%。中间支撑件与机身框连接铆钉在4.0～4.5 m/s的速度区间内发生失效，导致货舱地板下部结构整体压缩量迅速增大，中间支撑件吸能占比下降，机身框吸能占比上升。撞击区域铆钉失效对货舱地板下部结构变形模式、冲击响应和吸能特性有显著影响，研究成...     

某机载吊舱的气动特性分析

为满足航空遥感试验研究需求,设计并分析了一种飞机机腹吊舱。文中采用CFD软件对飞机机腹加装的吊舱进行气动外形特性分析,首先利用Icem软件对机载吊舱进行结构性网格划分,通过Flunet软件模拟飞机在多种高空环境下的飞行特性,仿真其受压力变化分布,并计算飞机重心的变化,提出吊舱设计应考虑压力调节需求和机腹结构加强需求,并评估飞机重心变化对飞行安全的影响。经飞行试验证明,该吊舱设计合理,可为同类产品设计提供参考。     

大开口升降式光电吊舱设计技术研究

机身大开口存在结构刚度急剧变化、变形不连续等问题,使得机身大开口加强设计成为飞机设计改装的重点和难点。以国外某飞机为例,通过对开口加强区设计研究,采用单力素对比方法验证加装升降式光电吊舱结构强度;通过梳理载荷设计思路,自主设计光电吊舱及升降机构,并对改装前后各工况应力进行对比。结果表明：在机身气密压力、机身切面载荷及光电吊舱载荷作用下,该结构能够实现升降功能,载荷计算方法及结果量级合理,结构满足强度设计要求;采用单力素对比方法作为强度合格的评价指标能够指导同类型飞机改装设计。     

飞机栅格零件SLM成形过程的变形演化仿真研究

栅格零件是某型无人机中的关键功能结构,形状复杂,形貌精度控制要求较高,非常适合采用激光选区熔化(SLM)工艺进行制造。利用华中科技大学研发的iAdditive仿真软件对栅格零件的SLM成形过程进行仿真分析,对支撑与关键塑性变形位置的分区打印策略进行了设计和优化。结果表明:通过仿真模拟可以迅速获得SLM成形过程中的关键塑性变形位置,通过分区设计可以使关键堆积层的变形量减小大约60%;通过对比支撑切除之后的模拟结果与试验结果,两者之间的变形趋势和变形数值吻合良好,最大变形处在中间栅格区域,变形量约为2.0mm。     

典型复合材料结构固化变形仿真预测与控制验证

针对典型复合材料结构固化成型过程中变形难以控制的问题,本文对典型复合材料结构的固化变形进行仿真预测,从固化工艺和模具补偿两方面对固化变形加以控制和验证。固化工艺方面以各设计点变形数据为基础确定了最优固化工艺曲线,模具补偿方面提出了一种构件有限元模型自适应调整的方法,综合考虑固化工艺参数与模具型面补偿采用了一种基于全局补偿量的协同控制方法。结果表明,通过仿真模拟L形构件的固化变形误差为12.4%,借助响应面优化算法得到的L形构件最优固化工艺曲线其固化变形预测值与各试验设计点最大变形的最小值偏差不超过3.3%;T形加筋壁板有限元模型经自适应调整后,对于下表面与目标型面之间的偏差距离,数值模拟值与试验测量值的最大相对误差为17.20%。通过全局补偿量的协同控制方法对半筒形壁板的模具进行补偿,其固化变形最大值相比于传统单一模具型面补偿控制方法降低了接近90%。     

汽车驱动桥壳的有限元分析

利用CATIA软件建立了驱动桥壳的三维实体模型。通过对驱动桥壳进行有限元分析,分别得到了驱动桥壳四种典型工况的等效应力和变形。结果表明该驱动桥壳满足强度要求和最大变形量的要求,为驱动桥壳的结构改进及优化设计提供了理论依据。     

机载设备吊舱环境控制系统设计及参数优化

介绍了国外机载设备吊舱环境控制系统技术发展的状况,提出了一种新的吊舱环境控制系统方案,结合该系统的研制,分析了吊舱环境控制系统的设计难点并阐述了解决问题的措施。在此基础上建立了 4种吊舱环境控制系统优化设计的数学模型,并对其优化方法进行了探讨,采用正弦法结合单纯形加速法,对系统方案及参数选择进行了寻优,并对结果进行了比较分析     

大型重载并联机构动平台结构优化设计

为保证并联机构的动平台满足工况使用要求,对动平台进行结构优化设计。首先,在动平台质量一定的前提下,设计4种结构方案,并通过分析比较,选取较优的结构方案。然后研究动平台各结构参数对其应力、变形的影响规律,确定其关键结构参数。最后建立动平台结构参数优化数学模型,对其进行参数优化设计。经过优化设计,优化后的动平台强度和刚度得到提高,满足工况使用要求。     

面向舰载机编队蒸汽弹射的汽缸结构优化设计

针对蒸汽弹射器中汽缸的结构优化设计问题，提出一种面向舰载机编队的汽缸结构优化设计方案。首先，基于舰载机蒸汽弹射仿真平台，以舰载机的最大离舰下沉量作为目标函数，设计基于遗传算法的汽缸结构优化模型，构建了一种面向舰载机编队的汽缸结构优化方法；然后，通过三组仿真实验探究了汽缸内部结构的最优参数匹配规律，并通过典型蒸汽弹射器实验数据验证了汽缸结构优化结果的合理性。结果表明，对于同类型舰载机发射情况，汽缸的最优参数可以在较宽范围内组合，对于不同类型舰载机发射情况，重型舰载机对应更长的汽缸长度。     

基于自适应光学的机载激光光束质量校正算法研究

机载激光受大气光学效应影响较为明显,研究以自适应光学为代表的光束整形系统,将有效提高激光器作用于目标位置的光束质量。利用光路中的自适应光学变形镜,以能量反馈方式对机载激光发射单元出射的激光光束质量进行回路校正,是一种可行方案。采用以随机并行梯度下降法(SPGD法)为代表的优化算法作用于变形镜,实现返回光能量最大,从而实现目标上的光束质量提升。通过算法优化及全局收敛仿真,探求一种较快速收敛的实用性方法,用于连续激光和重复性好的脉冲激光的光束质量校正。上述算法的仿真研究,有助于机载条件下的激光在实际大气环境下的效能提升,具有一定的实用价值。     

机载吊舱结构动力学研究

机载吊舱使用环境复杂,常因受到各种动载荷作用而破坏,所以对机载吊舱的结构动力学研究非常必要。本文介绍了某机载吊舱的基本结构,通过结构动力学特性分析和振动冲击试验验证了该吊舱在振动冲击环境下结构强度和机械性能可以满足使用要求,为以后机载吊舱结构设计提供参考。     

加油吊舱地面驱动装置的设计与实现

对某型加油吊舱地面模拟试验所需的地面驱动装置进行了系统方案设计,并对关键部件进行了选型,通过计算机仿真和地面测试验证了设计方案的可行性。结果表明,马达在液压源的驱动下,通过控制系统可实现不同转速状态之间的切换,转速控制精度和切换时间满足加油吊舱技术要求,该装置可以代替冲压空气涡轮驱动加油吊舱进行地面加油试验。     

运输类飞机典型货舱地板下部结构冲击吸能特性

为了研究运输类飞机货舱地板下部结构在冲击载荷作用下的吸能特性,选取三框两段典型货舱地板下部结构试验件开展落重冲击试验,即质量为478.5 kg的落重以3.95 m/s的速度垂直冲击倒置并固定在测力平台上的试验件,分析试验件失效模式及动态响应,同时建立有限元模型进行仿真与试验结果相关性分析及吸能特性研究。结果显示,在此种工况的冲击载荷作用下,中间支撑件发生由32框面向34框面方向的弯曲,并带动机身框发生同向弯曲和扭转,从而导致C型支撑件发生与中间支撑件相反方向的弯曲变形,并最终在机身框与C型支撑件的连接处形成两处塑性铰;紧固件失效以位于中间支撑件附近区域的长桁和剪切角片连接处的22个扁圆头铆钉发生剪切失效为主;试验初始加速度峰值和初始撞击力峰值分别为25.1g和173 kN。仿真与试验获得的结构变形模式吻合较好,仿真获得的最大压缩量与试验结果24.3 mm相差3.7%,仿真获得的压板上初始加速度峰值与试验结果25.1g相差4%。通过仿真分析发现机身框和中间支撑件是主要的吸能部件,吸能贡献分别占总吸能的32.1%和30.4%。     

三维机翼气动结构多学科优化方法

采用Euler方程、连续伴随优化方法、自由形面变形技术（free-form deformation,FFD）以及一种四边形线性壳单元模型对三维机翼气动结构多学科优化方法开展了研究。目标函数为阻力系数和机翼翼盒结构质量的加权和,设计变量为FFD控制点以及10段蒙皮的厚度。气动方面升阻力系数对设计变量的梯度由伴随方法求得,结构方面翼盒质量对于蒙皮厚度的梯度可直接计算,应力的梯度采用有限差分方法获得。对跨声速大展弦比机翼进行气动结构多学科优化,并将该计算结果与机翼气动单学科优化设计后的静气弹计算结果进行对比,结果表明:该气动结构多学科优化方法能够在满足约束条件下,实现阻力系数和翼盒质量同时降低,保证优化结果的合理性。      

基于双重极值响应面法的叶盘联动可靠性分析

为了更准确地研究变形和应力对航空发动机叶盘性能的影响,在湍流模型理论和叶盘流场模型的基础上,提出了一种可靠性分析方法即双重极值响应面法(Dual Extremum Response Surface Method,DERSM)。在分析中考虑气体压力和离心力作用,合理选取随机输入变量,得到叶盘结构的总体最大变形和最大应力,并作为输出响应;对随机变量进行抽样,通过抽样点拟合各自的极值响应面方程;结合蒙特卡洛法对两个极值响应面模型进行联动抽样,计算出了航空发动机叶盘的可靠性概率。实例仿真表明:当叶盘最大允许变形量为4.2mm,最大许用应力为7.5×10~2MPa时,其可靠性概率为98.61%。与极值响应面法(Extremum Response Surface Method,ERSM)相比,DERSM在保证计算精度的前提下,计算效率提高23.52%,验证了DERSM在叶盘可靠性分析方面的有效性。     

适用于整体求解吊舱推进器的定常面元法

为了方便开展吊舱推进器设计和混合式CRP(Contra-Rotating propeller)的面元法分析,提出了一种将吊舱和螺旋桨作为整体进行定常面元法求解的可行办法,对相关的面元法基本积分公式进行了分析,说明了定常面元法整体求解的结果与实际结果之间的关系。从吊舱桨尾流区的实际流场状况和计算效果出发,分析了整体求解吊舱推进器的面元法尾涡模型,并对此种尾涡模型的修正予以详细说明。在进行相关的理论分析后,编制了整体求解吊舱推进器的定常面元法程序,对吊舱推进器进行计算分析,并与试验结果和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方法计算结果进行了对比,最后对本文所提出的定常整体面元法求解方法进行了误差分析。计算结果表明,整体面元法求解吊舱推进器的误差与试验值相比在5%以内;在计算耗时方面,将吊舱和螺旋桨分开的迭代求解面元法是整体求解面元法的1.7倍。