飞机结构疲劳寿命分析的一些特殊问题

简要介绍了当前飞机结构疲劳寿命分析中遇到的腐蚀疲劳、蠕变疲劳、振动疲劳和复合材料疲劳等特殊问题,回顾了解决这些问题已有的主要处理方法,并介绍了作者的一些研究成果,从疲劳寿命评估方法论的角度,讨论了处理这些问题还需要进行的基本研究.     

基于CHAMP卫星观测数据对热层大气密度的经验正交分析

对2003年(太阳活动较高年)至2007年(太阳活动低年) CHAMP卫星的热层大气密度观测数据进行了经验正交函数(EOF)分析, 得到了400 km高度上白天平均大气密度ρ的太阳活动周变化与年度变化等不同变化分量. 研究结果表明, ρ受太阳活动影响较大, 其太阳周变化分量与F10.7指数变化之间的相关系数可高达94.5 %; ρ的太阳周变化分量随纬度增加而减小, 且在中高纬地区, 南半球的值明显大于北半球的值, 在低纬地区则出现基本对称的双峰分布, 即赤道质量密度异常(EMA)结构. 在ρ的年变化中, 呈现出明显的季节变化, 即夏季低冬季高; 同时ρ的年变化幅度随太阳活动增加而增强, 随纬度增加而增强. 将本文结果与经验模式NRLMSISE00在观测条件下的输出数据进行对比, 发现两者的太阳周变化与年变化分量基本一致, 但本文观测数据的太阳周成分随纬度变化略小, 年变化幅度略大, 且NRLMSISE00模式不能再现EMA结构. 研究结果对揭示热层气候学变化特征具有重要意义.      

蜂窝平板太阳能集热器闷晒对比实验

研制了一种由聚酯薄膜制成的矩形孔蜂窝结构,并制作了蜂窝孔尺寸及壁厚不同的数块蜂窝板。对含有蜂窝结构的平板太阳能集热器与不含蜂窝结构的普通平板集热器,进行了闷晒对比实验。实验表明：蜂窝结构显著提高了平板集热器的平衡温度,且较小的蜂窝孔尺寸及薄的蜂窝孔壁厚效果更为明显;进一步的效率分析也表明∶含蜂窝板的平板集热器,其集热效率比普通平板集热器显著提高     

双峰应力谱密度雨流幅值分布

为了在频域内解决双峰应力谱密度下的结构疲劳寿命估算问题,提出了双峰应力谱的雨流幅值分布模型,并给出了参数估算方法。假设雨流幅值分布为两个双参数Weibull分布的组合,权重系数反映了两个谱密度峰值对雨流幅值分布的贡献;雨流幅值分布模型中的参数均是随机过程谱参数的函数。数值模拟结果表明：两个Weibull分布的组合能够很好地描述双峰应力谱的雨流幅值分布,模型中的参数能够根据双峰应力谱密度的谱参数计算得出。     

多学科设计优化的低自由度协同优化方法

为了解决协同优化(CO)方法计算量过大的问题,提出了低自由度协同优化方法(Low degree-of-freedom collaborative optimization,LDFCO)。LDFCO的系统级优化通过调整共享设计变量和辅助设计变量,使系统目标最优,且满足一致性约束条件。子系统优化通过调整局部设计变量,使子系统目标最优,并满足局部约束条件。子系统目标有两种形式:最小化本子系统的一致性约束函数和直接与系统目标有关的状态变量的加权和,或最小化一种不同于前者的一致性约束函数。通过3个算例检验了LDFCO的效率,结果表明LDFCO方法的计算量比CO方法大大减少。     

1995年10月24日日食电离层效应的模式化研究

利用一个二维纬电离层理论模式模拟１９９５年１０月２４日日全食条件下东亚低纬电离层演变,探索低纬日食电离层效应。模式计算结果显示：日食散间日食区电离层电子与离子光致电离产生率减少使得Ｅ－Ｆ１区电离层光食效应显著,而较高部份电离层对日食影响的响应延迟。     

用武汉流星雷达观测象限仪座流星雨期间的流星速度

利用武汉流星雷达,首次成功地观测了象限仪座流星雨及流星雨期间的流星速度,讨论了利用单站全天空流星雷达观测流星雨的相关问题.从观测结果可以发现此次象限仪座流星雨发生在2004年1月4日的0000-0800LT,其中流星峰值出现在0400LT,而且通过流星雷达观测到的流星雨期间的流星回波平面推测得到的流星雨辐射点也与该流星雨的理论辐射点位置对应非常好.利用流星回波振幅的Fresnel振荡方法计算了此次流星雨期间观测到的流星的速度,分析了该流星速度的分布,这次流星雨期间观测到的流星速度主要集中在10-30 km/s,可以看出这种速度分布是由流星雨进入地球大气的初始速度和流星在大气中的减速过程共同决定的.最后研究了流星速度随高度的变化,并且由此讨论了地球大气对于流星体的减速作用.      

复合材料弯扭耦合机翼结构分析模型研究进展

本文将复合材料弯扭耦合机翼结构分析模型分为二维板模型和薄壁梁模型,对复合材料弯扭耦合机翼结构分析模型进行了系统回顾和综述,对比分析了其优缺点,并总结了相关研究方法和成果.     

FRP层合板抗冲击能力与损伤面积的经验估计法

纤维增强树脂基复合材料（Fiber reinforced polymer, FRP）层合板的冲击损伤面积是衡量损伤严重程度的主要表征参数。本文依据冲击损伤演化特征将冲击损伤演化过程划分为4个阶段。基于弹簧-质量模型对FRP层合板产生初始分层的损伤门槛值进行计算,而后以一组对照试验确定层合板损伤面积随冲击能量的变化速率,最终建立了冲击损伤面积的经验估算模型。选取3种不同材料的冲击试验数据进行了统计验证,对比分析结果表明预测模型具有良好的预测精度,且计算简单。     

Coupled fluid-thermal investigation on non-ablative thermal protection system with spiked body and opposing jet combined configuration

In this paper, a Non-Ablative Thermal Protection System(NATPS) with the spiked body and the opposing jet combined configuration is proposed to reduce the aerodynamic heating of the hypersonic vehicle, and the coupled fluid-thermal numerical analysis is performed to study the thermal control performance of the NATPS. The results show that the spiked body pushes the bow shock away from the protected structure and thus reduces the shock intensity and the wall heat flux. In addition, the low temperature gas of the opposing jet separates the high temperature gas behind the shock from the nose cone of the spiked body, ensuring the non-ablative property of the spiked body. Therefore, the NATPS reduces the aerodynamic heating by the reconfiguration of the flow field, and the thermal control efficiency of the system is better than the Thermal Protection System(TPS) with the single spiked body and the single opposing jet. The influencing factors of the NATPS are analyzed. Both increasing the length of the spiked body and reducing the total temperature of the opposing jet can improve the thermal control performance of the NATPS and the nonablative property of the spiked body. However, increasing the heat conductivity coefficient of the spiked body can enhance benefit the non-ablative property of the spiked body, but has little influence on the thermal control performance of the NATPS.