需求工程方法在机载系统研发中的应用研究

通过对需求工程的理论方法进行阐述,探讨机载系统研发过程中开展需求工程方法理论的应用研究。结合MBSE系统工程V模型流程说明航空产品研发各阶段与需求工程如何对应;结合ARP 4754A阐述复杂航空系统正向研发流程中需求工程如何实现。重点剖析机载系统研发过程中如何应用需求工程的技术流程,即需求开发,进行需求捕获—需求分析—需求分配—需求验证,来提升研发效率和产品质量,并辅以空气管理系统研发为示例演示系统研制过程中的需求开发过程。     

基于无人机非线性飞行载荷设计模块的集成化和流程化研究

飞行载荷设计存在环节复杂且关系松散,设计软件种类众多,但数据接口不一,模块化和流程化程度低等,大大增加了设计周期。文中基于无人机非线性飞行载荷设计,分析、梳理和整合了整个飞行载荷设计过程,进行了载荷功能环节模块化和重用化设计,固化了典型的设计流程,设计搭建了具有人机交互界面的飞行载荷设计系统原型。通过对飞行载荷设计的模块化和流程研究,构建了工程经验模块化、工具软件集成化、计算流程规范化的研发模式,极大提高了飞行载荷设计效率。     

飞机航电系统需求工程应用研究

对航电系统复杂性需求获取问题进行了梳理,研究基于需求的工程方法在复杂产品系统设计过程中的应用,指出在复杂产品系统研发中应用RBE方法有助于项目的顺利实施,并以某型航电系统为例,着重说明需求工程在航电系统研发过程中的重要作用。     

复合材料挖补修理结构渐进损伤分析

采用材料弹性系数的刚度退化模型分析了复合材料挖补结构的极限强度。基于Mayes模型提出了一种复合材料层合板的刚度退化方法,以带中心孔拉伸试件为对象,在完成有限元网格划分与单元选取的适应性研究后,使用复合材料层压板挖补试验件进行了渐进损伤分析方法的有效性验证。开展了挖补结构的渐进损伤分析和挖补参数对极限强度的影响研究。研究结果表明,采用层合单元的有限元模型和基于材料弹性系数的刚度退化模型,可以作为复合材料修补结构强度的基本分析模型,计算效率和分析精度能够满足工程分析需求,修补设计参数对修补结构强度的影响呈非线性。研究结果可以为复合材料层压板挖补修理设计提供参考。     

一种基于有效宽度法的加筋壁板后屈曲分析方法

基于有限元与工程法相结合的思路,利用轴向压缩载荷作用下蒙皮屈曲有效宽度的刚度缩减方法,实现了采用线性迭代求解方法来解决加筋壁板的后屈曲问题。与传统结构有限元后屈曲分析方法相比,此方法直观易懂,耗费时间较少,易于工程人员掌握。算例表明：相较于对结构直接进行线性和非线性有限元分析,采用本文方法的破坏载荷预估值与试验结果更加接近。     

民用飞机需求变更管理研究

现代民用飞机项目采用基于需求的研发流程,在整个项目进展过程中,需求变更不可避免。作为设计的输入,需求的变更可能带来重大项目风险,因此需求变更管理在民用飞机项目中至关重要。本文解析了需求变更、需求工程与构型管理之间的关系,提出了根据成熟度实施需求变更控制的思想,给出了需求变更的流程,为工程人员更为深刻的认识需求变更具有指导意义。     

基于RADIOSS的机身壁板轴压稳定性分析

基于HyperWorks平台对某型支线飞机机身壁板轴压试验件建立有限元模型,利用Altair RADIOSS求解器对试验件稳定性进行线性和非线性屈曲分析,并与工程方法计算结果及机身壁板轴压试验件试验结果进行比较。结果表明,有限元线性屈曲分析结果与试验测试结果相近,工程方法计算结果较为保守且与试验测试结果相差较大;有限元非线性屈曲分析结果与试验结果相差较大且分析结果较为保守。分析结果可为某型支线飞机机身壁板结构的研制设计提供借鉴和参考。     

基于Modelica语言的飞机飞控系统虚拟样机构建、验证及工程应用

飞机飞行控制系统是典型的包含控制、电学、液压、机械等多领域的复杂系统。该文针对飞机飞行控制系统提出并实现了一套基于Modelica语言的多领域模型构建、仿真分析、代码生成的流程方法。针对某型飞机飞行控制系统基于Modelica语言进行了多领域模型统一实现,并通过试验/试飞数据对模型进行了仿真分析与验证。再通过功能模型接口(Functional Mockup Interface,简称FMI)技术将所构建的系统模型生成模型实时代码,并在工程模拟器中得到了工程验证。提出的针对系统设计建模、仿真分析、代码生成与半物理应用一体化的方法流程贴合研发过程,符合设计人员使用习惯,并充分发挥了模型在设计过程中的价值。仿真示例的分析结果以及工程模拟器试验均验证了本流程方法的有效性。     

基于ANSYS平台的泰勒理论数值仿真

介绍并总结了大型有限元分析软件ANSYS的结构和技术特点,并利用其非线性瞬态分析功能和强大的前后处理功能及求解功能对泰勒理论进行了数值仿真。仿真的结果与理论分析的结论吻合很好,这佐证了该软件非常适合于非线性瞬态过程的分析和模拟。     

航空结构分析CAE软件发展现状与未来挑战

结构分析CAE软件是核心技术研究的重要手段、重大装备研制的根本保障和智能制造推进的关键支撑,高水平自主可控(航空)结构分析CAE软件对航空科学技术领先创新和装备研制体系完整安全具有重大战略意义。深度梳理了国内外结构分析CAE软件的发展历程,系统分析了其一般性发展规律。从软件的技术复杂度、研发周期、装备需求和可靠性等4个维度,剖析了自主结构分析软件研发面临的时代挑战;从通用分析功能群、专用分析工具链和国产数据资源池3个层次阐述了自主(航空)结构分析CAE软件发展的广义内涵、总体思路和关键技术。最后,基于目前工业软件的世情国情和科学发展规律,展望了自主可控(航空)结构分析CAE软件的未来之路。     

纤维缠绕复合材料结构可靠性评估方法及其应用

为了更加科学有效地评估纤维缠绕复合材料结构的可靠性,根据复合材料渐进失效特点,应用结构系统可靠性理论和方法,将复合材料视为连续体的结构系统,基于复合材料有限元模型对"单元"和"系统"进行了定义,构建了概率渐进失效分析的基本流程,提出了主要失效序列和结构整体的失效概率的精确解算式和近似计算方法.为解决复杂结构系统主要失效...     

基于中点误差的紧固件刚度曲线优化方法

在飞机结构设计中,结构静强度是飞机结构设计成功的基础,在满足性能指标的基础上实现对结构轻量化的优化目标是飞机结构工程师不变的追求。紧固件作为飞机结构零件之间的机械连接方式,其高载下弹塑性刚度变化的准确表达将影响复杂模型非线性仿真结果的准确性。以某型飞机机翼盒段为研究对象,利用商用软件ABAQUS进行非线性有限元仿真模拟,用FASTENER单元对飞机盒段模型中的紧固件进行表达,同时加入紧固件的刚度曲线,并对非线性计算过程当中,由刚度曲线定义的不合理性所导致的迭代收敛性问题进行了研究,得到了基于中点误差的刚度曲线优化方法,并最终完成了复杂的非线性仿真分析。仿真结果实现了对试验的较好仿真,为实现复杂模型下自动化添加大量非线性紧固件提供了基础。     

进化神经网络响应面法在结构可靠性中应用

针对传统可靠性分析方法的缺点,研究了网络拓扑结构和权值自适应调整的进化神经网络响应面,以用于实现隐式功能函数的全局映射。给出了基于遗传算法的神经网络响应面的构建步骤和样本点的选取方法。用训练好的神经网络代替可靠性分析中的有限元计算,大大提高了计算效率。通过工程实例与蒙特卡罗法、传统响应面法进行了对比分析,证明了该方法的有效性和实用性,为大型复杂结构的可靠性分析提供了一条高效的途径。     

基于任务单元模型的研发流程验证

为了解决研发流程设计与需求的不一致性问题,提出了一种基于任务单元模型和线性时序逻辑的研发流程验证方法.方法应用任务单元模型分解研发流程,采用Promela语言描述模型,线性时序逻辑表示抽象的研发过程规则,通过模型检测器Spin完成验证工作,从而实现了对流程正确性的判断.     

火箭复杂分离连接结构的动力学仿真方法及应用

为了量化分析火箭分离连接结构接触、碰撞、变形等动力学过程对分离运动的影响,基于多柔体动力学建立了考虑弹性效应的分离仿真模型,确定了非线性有限元的求解方法,通过实例对分离仿真流程和应用方法进行总结和说明,并与刚体仿真分析以及地面试验结果进行了对比,结果表明考虑弹性效应的分离仿真结果与试验真实情况一致性好,此仿真方法可有效应用于工程研制。     

某结构件的非线性弹塑性分析计算

使用有限元软件MSC/Nastran,对某结构件进行了非线性弹塑性计算,分析对比了结构应力以及残余应力与材料屈服极限之间的关系,计算结果与试验值基本吻合,说明使用该软件进行工程结构非线性弹塑性计算是准确的。     

基于超椭圆方程和序列响应面法的回转壳开孔形状优化

含有多种功能开孔的轻质回转壳结构是航空航天结构系统内的常用支撑构件,其开孔形状直接影响结构的静动态性能。以回转壳结构为对象,基于超椭圆方程和坐标映射变换推导了回转壳开孔边界的参数化表达,开展了开孔形状动力学优化研究。为提高结构优化计算的精度、效率和收敛性,提出了准等弧长方法和基于均匀设计的序列响应面近似建模方法(SRSM),以分别实现空间超椭圆曲线的精确逼近、减少结构有限元分析成本和加快迭代收敛。以非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)作为响应面模型求解算法,结合有限元分析构建了回转壳开孔形状优化设计流程,开展了最大化结构一二阶频率带隙的典型回转壳结构开孔形状优化设计。结果表明,基于超椭圆方程和序列响应面法的开孔优化方法获得了有效改进结构动态特性的回转壳开孔形状,对开展计算耗时工程结构形状优化设计具有一定应用价值。     

非线性有限元浅谈

目前,结构分析非线性有限元技术在国外发展很快,应用范围较广,并取得了较为满意的结果。本文简要介绍结构分析中非线性有限元的基本原理,及材料非线性与几何非线性问题的某些计算思路,同时论述了结构分析非线性有限元技术在设计、工艺方面的一些使用价值。     

复合材料层合加筋板结构的后屈曲强度及破坏研究

 对于复合材料加筋层合板结构提出了一个逐步破坏的分析模型，它包含结构总体变形的几何非线性分析和结构内部材料局部损伤破坏的分析及其两者的相互作用。基于这一模型采用非线性有限元分析方法，研究了在压剪载荷作用下层合板结构的屈曲、后屈曲路径和破坏时极限载荷。     

含接触界面的叶片非线性模态分析方法

为揭示含复杂接触界面的大规模叶片的非线性模态特性,建立了含接触界面的叶片非线性模态高效分析方法。以含缘板阻尼器的简化涡轮叶片有限元模型为例,介绍了含接触非线性耗散系统的阻尼非线性模态的基本定义;综合采用多谐波平衡法和基于高精度频响函数矩阵的线性自由度压缩方法,将非线性计算规模降低至初始模型的1/88,实现了含接触界面的大规模叶片有限元模型的非线性模态高效分析;基于能量平衡思想探索了叶片阻尼非线性模态振动与其共振点强迫振动响应之间的关联。结果表明,该非线性模态分析方法能够同步揭示叶片非线性模态频率和非线性阻尼比的振幅相关特性,对于涡轮叶片的动力学设计和缘板阻尼器的减振能力的量化评估具有重要意义。