数值模拟轴向冲击下直杆的动态响应

使用数值方法模拟了弹性和弹塑性杆受到纵向冲击的全过程,通过计算分析了荷载大小不变,施加速率不同时直杆的动态响应及有无率相关情况下杆的响应。发现：对于弹性直杆,轴向冲击荷载大小不变,加载速率的改变对加栽点位移和加速度影响较大,而对加载点的速度峰值影响不大,加栽速率越大,加载点的位移越小,加速度越大;对于弹塑性杆,加载速率越大,加载点的位移和速度峰值越小,结构的吸能比却越大。另外,对于某些应变率敏感材料,材料的率相关性对冲击载荷下的动态响应的影响也是值得关注的。     

叶根缘板过渡处特征模拟件双轴弯曲振动疲劳试验研究

摘要：针对转子叶片叶根缘板过渡处高应力比弯曲振动疲劳问题,采用转子叶片结构细节刻画方法设计了特征模拟件,实现了对叶根缘板过渡特征的几何刻画和应力分布模拟。基于模态差异化方法,设计了试验夹具及调频质量块。搭建了模拟件双轴弯曲振动试验系统,试验过程中试样处于高频弯曲振动状态下（>1kHz）,测得的试样考核点弯曲应变幅稳定,所搭建试验系统实现了轴向拉伸-高频弯曲振动的转子叶片典型双轴载荷施加。试样宏观断裂位置与有限元计算最大应力点一致,对断口进行了宏/微观分析确定了试样断口疲劳源与裂纹扩展特征,证明采用结构细节刻画方法进行试样设计的合理性及所搭建试验加载系统可行性。     

正反顺序加载下安装边螺栓预紧力分散度的数值模拟与试验验证

在航空发动机机匣安装边装配过程中,不同位置螺栓之间会产生弹性交互作用,不同加载方案会使装配后的螺栓预紧力存在一定的分散度。针对这一问题,建立了3层带止口机匣安装边3维接触有限元模型,研究不同加载方案下螺栓预紧力的施加方法。基于有限元模型数值模拟了3层机匣安装边分别在顺序加载方案、交叉加载方案和正反顺序2轮加载方案下螺栓预紧力的分散度。搭建了相应的试验装置,分别对3种加载方案的预紧力分散度进行试验验证。结果表明：采用正反顺序2轮加载后的螺栓预紧力分散度最小,在3层止口机匣安装边上采用正反顺序2轮加载方案后的螺栓预紧力分散度较小,在有限元仿真中螺栓预紧力分散度为2.43%,在试验中螺栓预紧力分散度为4.98%。采用此方案加载后,止口机匣安装边能达到更好的密封效果和较好的刚度对称性。     

面向航空关键部件性能测试的 多维力加载装置

航空关键部件多数工作在受力复杂的环境中,承受由拉(压)力、弯矩和扭矩组成的多维力载荷,其性能直接影响系统整体的表现,所以需在接近实际工况载荷下测试关键部件的力学性能和疲劳寿命,保障其安全高效的服役。以直升机弹性轴承为应用对象,基于6–SPS并联机构研制多维力加载装置,可模拟其真实受力工况,对弹性轴承进行压力、弯矩和扭矩的组合加载并测试其刚度特性。设计了加载装置的几何参数和构件结构,开展弹性轴承压缩、弯曲和扭转刚度测试,相较于传统测试方法所得结果,压缩刚度和扭转刚度的吻合度较好,弯曲刚度存在偏差,因为传统方法在施加弯矩时不能排除轴向力的影响。试验验证了并联机构的多维力加载能力,并初步探索了弹性轴承在压力–扭矩组合加载下的刚度特性变化规律。最后讨论了并联机构在多维力加载材料试验机和多维力随动加载装置中的应用,形成面向工程材料、关键部件和运动系统的多维力加载理论体系。     

飞机结构强度试验商载施加技术研究

根据中后机身连续开口区强度试验技术需求,提出了一种新型的商载加载装置设计思想,通过分离引出加载方式解决了以往机身商载不能按理论载荷施加到各框的问题。该加载方式显著降低了加载杆拉力和杠杆弯矩,对机身的改动较小,加载装置更轻巧、试验换装简便。试验结果表明,该方法试验加载装置稳定,载荷传力明确,能更真实地模拟机身的受载情况。试验实施简便,可推广应用于同类型机身试验设计、载荷处理、加载夹具设计及载荷加载方案设计。     

循环加载条件下TiNi形状记忆合金超弹性变形特性分析与模拟

超弹性是形状记忆合金(SMA)重要的力学性能之一,本文在试验研究的基础上讨论了在不同试验温度和应变速率的循环加载条件下,TiNiSMA的超弹性变形特性。从唯象观点分析了循环变形期间相变应力和弹性模量的变化。通过引入三个内变量,即循环期间所累积的残余应力、残余应变和残余马氏体相,表征承受加载和卸载的TiNiSMA循环超弹性变形。在此基础上,提出了模拟TiNiSMA的超弹性变形方法。在部分加载的内循环情况下,采用相变应变函数的混合规则表达材料的弹性模量。     

态-态模型下的O2/O系统热化学非平衡与辐射过程

采用态-态模型,研究包含振动能级跃迁、化学反应和辐射跃迁的O_2/O系统的非平衡过渡过程。对静止的O_2/O气体系统,设定不同的初始条件,突然降温或升温至3000K、10 000K、20 000K后保持等温等容,数值模拟组元质量分数、振动能级分布和辐射特性随时间的演化过程,分析不同条件下各类过程趋近平衡的松弛时间、稳态平衡结果等特征,以及辐射和热化学非平衡过程的相互影响特点。结果表明,态-态模型得到的振动温度趋近平衡值的特点与双温度模型所描述的不同,有时振动温度随时间甚至出现非单调变化的现象,非平衡过渡过程中的振动能级分布也不满足振动温度下的玻尔兹曼分布。本文算例显示出O_2/O系统在高温条件下的非平衡辐射特征,不过辐射跃迁对热化学非平衡过程的影响不明显,非平衡辐射的特征时间达到振动松弛时间的10倍以上。     

发动机喷管加载系统设计与仿真技术研究

发动机喷管加载系统可根据载荷谱实现喷管内流及外流载荷的叠加模拟。文中开展了发动机喷管加载系统设计与仿真技术研究,设计了一种喷管加载系统,并进行了仿真验证,结果表明：喷管加载系统载荷控制性能良好,能够较好的实现加载功能。通过喷管加载系统可以给A9作动器施加运动过程中的载荷,对于喷管作动器的研究具有重要的意义。     

铝合金变径管热态内压液力成形

测试了5A02铝合金管材热态拉伸力学性能.通过有限元模拟和试验,研究了采用热态内高压成形方法成形铝合金变径管时加载路径对成形的影响,并与室温下的成形结果进行了对比.     

复合材料机匣热态强度试验方法研究

针对航空发动机复合材料机匣热态强度考核试验要求,采用热环境模拟技术、内外载荷模拟技术、多点协调控制技术及数据采集技术,提出一种内外载荷和温度载荷共同作用的机匣热力联合同步加载试验方法;设计了机匣热态强度试验装置,并基于该试验装置完成了复合材料外涵机匣热态强度试验.试验结果表明,所设计的试验装置能有效模拟外涵机匣的工作环...     

舰载直升机系留座的布置优化

本文根据舰载直升机系留索的受力特点,推导出系留索的张力计算表达式,利用遗传算法对系留点的位置进行优化,得到了各海况下系留点的优化布局形式和系留索的张力值,最后对得到的结果进行综合分析比较,确定了最佳的系留座布局形式。     

飞机外挂物投放安全性的参数影响分析

研究了飞机在不同飞行高度、速度和姿态下,不同外挂物质量对投放安全性的影响。采用CFD方法计算外挂物所受气动力,通过六自由度刚体动力学方程计算外挂物的投放轨迹和姿态变化。准定常方法在计算外挂物下落轨迹的每个步长内,认为外挂物和载机都处在定常流场中,载机在投放过程中保持原有运动状态。通过算例给出了典型外挂物在不同速度、高度、姿态下投放的运动轨迹,分析了对安全投放有重要影响的因素,提出了减少外挂物投放风险的建议。     

Transition characteristics for a small tail-sitter unmanned aerial vehicle

Research on the transition phase of tail-sitter Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is crucial for trajectory planning and performance analysis. This study focuses on the analysis of the transition characteristics and path of a small dual-rotor tail-sitter UAV, including static and dynamic computations. The system input time delay and actuator dynamics are specifically considered during the dynamic analysis, and these actual physical properties ensure that the computation results are reliable and reasonable. The UAV steady-state limit is obtained through static analysis, which is also adopted to verify the correctness of the dynamic results. In regard to the dynamic analysis, several typical transition approaches are computed based on different initial states and optimization objective functions, and the different computations are applicable under specific task conditions. The off-line dynamic results of the transition path and actuator output sequence could also be adopted as reference values for the transition process during real flight. A comparison of the static and dynamic results illustrates the necessity of combining these two methods for UAV transition characteristic analysis. Furthermore, the UAV conceptual parameters related to the transition path are also studied, and the obtained quantitative characteristics provide feedback for the UAV conceptual design.     

外部超单元在民用飞机整机静力分析中的应用研究

基于MSC.NASTRAN软件,推导得出超单元用于静力分析的理论基础,提出外部超单元在民用飞机中的应用流程,将吊挂结构做为外部超单元,静力计算中,通过与传统计算结果对比表明,外部超单元与传统计算结果吻合程度较好,且节省了约97%的计算时间和93%的存储空间。     

受弯曲对称复合材料层板的层间应力分析

本文引伸了受均匀拉伸复合材料层板自由边界效应问题的准三维有限元理论,分析了受弯曲（±45）_s角交层板与正交对称层板中的应力响应。着重讨论了层板自由边附近及层间界面上的应力分布。与受均匀应变拉伸下的应力分布相比,受弯曲对称复合材料层板中的层间应力分布有许多不同的特点。本文的分析结果将有助于理解在复合载荷下复合材料层板的破坏模式与破坏过程。     

人体冲撞耐受性分析中的数值模型

 对人体在驾驶椅上臀部和头部受冲击载荷作用时的动力响应做了有限元计算分析,工况参照直升机垂直坠毁过程的人员生存性评估标准,材料选用可描述人体生物本构特性的参数,载荷分为定速垂直冲撞型和外力作用型,包括：阶跃载荷、矩形脉冲载荷和三角形脉冲载荷。结果显示,对于各种工况,颈部均出现较高应力,为危险区域。对于头部受不同形式冲击载荷作用的情况,颅骨的动力响应基本保持一致,说明颅骨的响应对载荷形状不敏感。     

某飞行器推力矢量试验测力装置研制

为满足某飞行器推力矢量试验的测试要求,采用两台六分量应变天平和一个空气桥组成测力装置来实现飞机全机气动力和喷管推进特性同时分别测量。基于有限元软件,对天平的应变及空气桥对天平的干扰进行了分析。结果表明:空气桥对天平力分量的干扰值优于5%,对力矩(滚转力矩除外)分量的干扰值优于15%,达到了设计指标。通过校准获得了单独天平、天平带空气桥(充压、不充压)状态下的校准公式,校准结果表明:两台天平各分量的综合加载误差均优于0.3%,天平带空气桥(充压、不充压)状态下各分量的综合加载误差优于0.5%,空气桥对天平的干扰量值与有限元分析结果一致。理论分析与实测结果证明:研制的天平及空气桥达到了预定目标,它的测量精准度高,满足推力矢量风洞试验需求。     

大展弦比机翼试验随动加载系统研究

在飞机结构试验中,通常会遇到试验加载点随试验件变形而移动变化的问题,尤其是机翼大变形会导致加载点与翼面不垂直的问题。开发一种适用于全复合材料机翼试验的随动加载系统,该系统引入有限元分析方法将机翼变形划分成N个特征飞行点,采用飞行点随动加载来保证各级加载点与翼面的垂直度,实现垂直跟随加载;应用该加载系统进行大展弦比的机翼静力试验。结果表明:运用该加载系统可顺利实现该无人机机翼试验,且加载过程平稳,试验件无抖动,变形均匀,应变数据符合试验要求,可以为类似加载系统提供设计依据。     

非对称铺层复合材料板室温形状的非线性有限元分析

由于一般铺层复合材料板壳存在拉伸-弯曲、拉伸-扭转等耦合效应,在温度变化时将出现垂直于中面方向的翘曲变形,给工程使用和理论分析带来了极大的不便。但另一方面,利用非对称铺层复合材料板壳可以有效地减轻结构的重量,并可能提供利用平面模具制造曲面层合壳的新工艺。     

离心载荷作用下平板叶片鸟撞击响应计算

在航空发动机工作状态下发生叶片鸟撞击时,由于离心载荷的作用,使叶片的局部刚度与整体刚度都得到加强,此时的叶片响应不同于不计算离心载荷时静止叶片的响应。本文采用有限元法,计算分析了不同离心载荷的作用下的叶片鸟撞击瞬态响应。计算结果表明,离心载荷的大小对叶片瞬态响应中叶片的局部变形、整体变形及响应特征影响较大