民用飞机复合材料主结构适航符合性研究

介绍了民用飞机复合材料主结构适航取证方法。该取证方法是基于试样和组合件试验支持的分析方法,符合FAA和EASA发布的指导条例。根据FAA新近发布的资讯通报AC20—107B,给出了复合材料主结构静强度、疲劳和损伤容限符合性方法需遵循的原则。最后给出了全尺寸复合材料部件静强度、疲劳和损伤容限试验流程。研究的复合材料主结构取证方法符合适航当局颁布的适航规章和咨询通报要求。     

统一粘塑性本构方程一致切线刚度矩阵的研究

统一粘塑性本构方程是微分或增量形式的方程组,内变量是隐式的,一致切线刚度矩阵很难给出明确的表达式.针对包含热恢复项的统一的粘塑性本构方程,在向后欧拉积分的基础上,为本构模型推导和确定了一个新的考虑率相关塑性的一致切线刚度矩阵(Consistent tangent modulus)的表达式,并在通用的有限单元分析程序MARC中实现.通过一些算例的有限元分析,检验了一致切线刚度矩阵的可行性.      

航空复合材料结构修补技术分析

综述了航空复合材料修补方面的最新发展,包括修补原则和机械连接修补、胶接修补等修补技术.     

机身整体壁板结构两种建模方法探索

机身整体擘板损伤容限的有限元分析中要考虑裂纹处中央筋条断裂的建模，为了更准确地模拟裂尖附近的应力场，实现对裂纹扩展路径的模拟与预测，在考虑通透型裂纹扩展建模的考虑上，对框和长桁用壳元代替梁元进行了模拟，论证了其可行性，同时考虑了网格的稀密和偏心的影响。还对两种建模方式用线性和几何非线性两种方法的静力分析进行了比较并论证了模型具有几何非线性，分别对试件的变形、蒙皮、框和长桁及其它们的同一部位最大应力进行了比较，论证了两种建模方法的一致性，为下一步损伤容限的有限元分析中对框和长桁分别用壳元进行模拟提供了有力的论证和可靠的分析模型，为综合验证试验件的设计定型提供了依据。     

气体模型对高超声速再入钝体气动参数计算影响的研究

本文采用完全气体模型、振动激发气体模型、平衡气体模型、一温度非平衡气体模型、两温度非平衡气体模型和三温度非平衡气体模型进行了钝体高超声速绕流流场的数值计算。分析了各种气体模型对激波脱体距离、壁面热流、温度分布和密度分布等的影响。结果表明：采用两温度（或三温度）非平衡气体模型计算的激波脱体距离更接近实验情况；采用平衡气体模型计算的壁面热流量高，一温度非平衡气体模型完全非催化的壁面热流最低，而完全气体模型的壁面热流在两者之间。最后给出了各种气体模型的密度等值线比较图。     

铝合金板广布损伤裂纹扩展顺序的数值分析

在三排45孔铝合金板广布疲劳损伤试验基础上,对模型进行了有限元计算,系统研究了广布损伤裂纹尖端相互影响因子分布和裂纹扩展顺序规律。结果表明:裂纹尖端相互影响因子βi,当受两个裂纹参数ai和aj影响时,其随着aj的增加而增加,随着ai的增加而减小;当受三个参数ai、aj和ak影响时,其随着aj和ak的增加而增加,随着ai的增加而减小。循环数N相等时,模式I扩展最快,模式II最慢,模式III的扩展间于模式I模式II之间,但比较接近模式II,这是由于模式III下孔裂纹比较接近于模型中间位置,受模型边界的影响较小。以上结论表明,在实际工程应用中,多裂纹出现在模型中间要比靠近边界安全。     

复合材料球面框球皮冲击损伤形貌的数值分析

根据民用飞机复合材料球面框球皮的实际结构铺层与材料体系,建试了三维冲击损伤分析模型并采用Hashin失效准则,对球皮层合板进行数值模拟。同时,采用ASTMD7136试验标准进行低速冲击、试验。数据与计算结果吻合较好,表明该模型可用于预测球面框球皮层压板结构在低速冲击下的损伤形貌和尺寸大小     

微动垫夹持刚度对微动疲劳寿命的影响分析

以单卡头式微动疲劳试验装置为对象,设计了不同微动垫夹持型式的微动疲劳试验装置,建立了两种试验装置的物理模型,结合理论分析和有限元数值仿真,从微动垫夹持刚度的角度分析了影响微动疲劳寿命的主要因素,并进行了试验对比验证。结果表明:夹持刚度的减小对SWT（Smith Watson Topper）微动疲劳损伤参量的最大值及位置影响较小,且使其在接触区域的分布趋于对称,可显著地降低相对滑移幅值,进而减小微动疲劳过程中的磨损程度;与夹持刚度较大的试验装置相比,夹持刚度较小的试验装置测试得到的微动疲劳试验寿命较长。      

民用轻小型无人机碰撞安全特性研究进展

民用轻小型无人机碰撞伤人、干扰甚至碰撞民航飞机的事件频发,使得其碰撞安全问题成为各国学者研究的热点技术之一。本文分析了轻小型无人机运营中的碰撞安全风险诱因,从无人机碰撞民航飞机和碰撞人员2类场景出发,阐述了轻小型无人机碰撞安全分析方法和试验方法的研究概况,以及典型的无人机碰撞安全准则及损伤分级方法。最后,对轻小型无人机碰撞安全技术研究的发展进行了展望。     

基于多线性本构与损伤耦合的叠层陶瓷基复合材料数值预测方法

本文提出一种用于预测复杂应力状态下叠层C/SiC损伤破坏的有限元渐进损伤方法（FE-PDM）,并提出与试验载荷—位移曲线、损伤等进行对比、迭代并最终确定模型参数的反演方法。FE-PDM方法包括基于应变控制的3D失效准则,正交各向异性多线性本构关系,基于刚度矩阵的损伤因子耦合方法,以及预测分层的内聚力方法。通过2D叠层C/SiC的面内拉伸、面内剪切、三点弯曲试验分别验证了FE-PDM方法,并分别采用扫描电子显微镜及X射线技术对试样断口形貌和内部损伤进行了分析。结果表明,通过较少的控制参数,FE-PDM方法可精确地预测2D叠层C/SiC各阶段的应力—应变曲线拐点、损伤起始与演化过程及载荷—位移响应曲线等,并与试验结果吻合良好。