飞机结构强度技术现状与前沿研究方向

中国飞机强度研究所针对各种航空平台机体结构强度的需求，在飞机结构耐久性／损伤容限和可靠性分析与验证、动强度设计与验证、新材料结构强度设计分析与验证、计算结构技术与强度虚拟验证、飞机结构综合环境强度分析与验证、航空噪声／振动环境研究与验证、全尺寸飞机结构静力／疲劳试验技术等方面开展了大量的预先研究工作。本文简述了中国飞机强度研究所近期在预先研究方面的主要进展和取得的研究成果，对结构强度的前沿研究方向作了分析，还对国内飞机结构强度研究需要加强的若千方面提出了几占、建议。     

蠕变／疲劳交互作用下寿命预测的损伤力学有限元法及其在ANSYS上的实现

采用基于损伤力学的蠕变／疲劳交互作用下的寿命预测模型，在ANSYS上实现了损伤力学的寿命预测方法与有限元计算的结合，把损伤的计算从一维拉伸推广到三维复杂受载情况，在损伤计算中考虑了压缩时的闭合效应，实现了损伤场与应力应变场的交互影响，利用粉末合金材料试验结果对该方法进行了验证并取得了较好的效果，作为一个通用的方法，也可用于其他材料的复杂构件，复杂载荷条件一的损伤计算和寿命预测。     

用谱载试验确定DFR及其应用

根据疲劳损伤当量原理建立了用谱载试验确定结构细节的DFR方法。以实例给出了谱载的DFR的几种应用途径，预测结果和试验结果比较吻合。     

腐蚀环境下LC4铝合金疲劳累积损伤的竞争模型

本文进行了多种“疲劳 腐蚀”模式的损伤累积试验,研究了“机械载荷”和“腐蚀载荷”的相互影响,提出了腐蚀环境作用后疲劳累积损伤的竞争模型。与试验结果的比较表明在“疲劳 腐蚀 疲劳……”的加载模式下竞争模型与试验结果吻合较好。     

按钢筋混凝土框架结构的破坏状态诊断材料损伤参数

本文假定钢筋混凝土框架结构在破坏过程中混凝土材料遵循单轴受力的Mazars损伤本构模型规律，引入适当的反演目标函数，具体运用分数法和本文提出的变量转换搜索区间递减法对处于丰坏状态的钢筋混凝土框架结构的混凝土材料的一个或多个损伤参数进行反演分析获得成功，从而为定量地分析结构中材料的损伤提供了有效的途径。     

基于三维通用单胞方法的平纹编织复合材料多尺度损伤模拟方法

为了解决编织复合材料多尺度损伤模拟的技术难题,发展了基于三维通用单胞模型(GMC)的多尺度损伤模拟方法。基于通用单胞方法基本理论,推导宏细观参量的转换公式,设计了宏细观损伤增量步迭代流程。以二维平纹编织陶瓷基复合材料为例,开展了结构单胞的细观损伤模拟,以及其平板试验件的多尺度损伤模拟,得到了细观损伤云图和宏观应力应变曲线。研究表明:该方法模拟的结构单胞细观损伤过程与文献描述的损伤机理相符,预测的平板试验件损伤过程的应力应变曲线与试验结果基本吻合,所预测强度值的相对误差小于5%。     

金属材料损伤分析中的物理冶金分析技术

综述了金属材料损伤分析中常用的五类物理冶金分析技术：组织结构分析技术;物理性能分析技术;化学成分分析技术;残余应力分析技术及原位分析技术。基于各类分析技术在金属材料损伤分析中的应用展开了详细讨论,并详细对比分析了各类分析技术在损伤分析应用中的优势和局限性,同时针对损伤分析过程中各类分析技术的选择和使用提出了基本的思路。     

基于Adaboost的填充式防护结构超高速撞击损伤预测

填充式防护结构的显式弹道极限方程在对弹丸进行超高速撞击损伤预测时,由于填充材料、填充方式的不同,会导致预测结果与实测数据存在一定偏差。对此,采用机器学习方式将该问题转化为二分类问题,以碰撞过程中的弹丸撞击参数、防护结构参数作为分类特征,构建了基于Adaboost的填充式防护结构超高速撞击损伤预测模型。该模型以分类回归树（CART）作为弱分类器,通过对一系列弱分类器的加权组合生成强分类器,并通过对训练样本的循环使用,实现了小样本集下的撞击损伤预测。实验结果表明,建立的Adaboost预测模型对填充式防护结构的超高速撞击损伤具有良好的预测效果,总体预测率与安全预测率相比于NASA的弹道极限方程均提高了14.3%,具有更强的通用性。通过不同训练样本规模下的交叉检验,证明了该模型具有良好的鲁棒性与准确性。      

损伤容限技术在飞行器结构设计中的应用

阐述了损伤容限技术在飞行器结构设计中的工程应用问题,主要包括结构设计、分析、试验等方面,具体介绍了控制应力、结构选型、当量应力、应力强度因子的数值解法和积木式试验等内容。     

基于图像的腐蚀损伤及疲劳寿命研究

在实验室环境下,对航空LY12CZ铝合金试件进行了腐蚀试验,然后采用图像处理的方法,提取了孔蚀率、点蚀坑分形维数、点蚀坑半径3种腐蚀形貌特征值,通过灰色预测方法对腐蚀形貌特征值与腐蚀损伤之间的关系进行了研究,得到了基于形貌特征值的GM(1,3)腐蚀损伤预测模型。在此基础上,利用AFGROW软件建立了断裂力学模型,对不同腐蚀形貌特征条件下LY12CZ试件的疲劳寿命进行了计算与讨论。结果表明,试件的疲劳寿命与其表面腐蚀形貌密切相关,3种腐蚀形貌特征值均与试件的疲劳寿命负相关。此外,基于腐蚀形貌特征值计算得到的疲劳寿命值与利用实测点蚀坑深度计算得到的疲劳寿命值吻合较好,平均相对误差为8.84%。