复合材料风扇叶片鸟撞损伤的精细化分析方法

为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤机理并指导研发设计,提出一种鸟撞复合材料风扇叶片的精细化分析方法。建立 了包含铺层信息的复合材料风扇叶片精细化有限元模型,进行中鸟撞击工况的数值计算,基于ANSYS-Workbench软件的自动化 脚本和MATLAB程序提取铺层有限元结果数据进行失效分析,通过Tecplot实现结果的可视化并结合叶片冲击响应进行叶片损伤 分析。结果表明：叶片的冲击响应除周向弯曲、轴向弯曲、扭转以外,在伸根段以上部分还包含高阶模态成分;叶片内部失效明显, 叶片外表可见损伤较少;在伸根段和榫头内部50%弦长位置出现明显分层,发生基体开裂的铺层较多;相同角度铺层的纤维失效 和基体失效位置及演化规律相似,少量铺层在高阶模态影响下,在特殊位置失效;±45°铺层在伸根段前缘附近出现显著纤维拉伸 失效,该位置为叶片的鸟撞薄弱点。     

平纹机织与2.5D机织复合材料平板弹道冲击特性对比

为研究碳纤维平纹机织和碳纤维2.5D机织复合材料平板的弹道冲击响应及失效模式,在空气炮装置上使用圆柱弹体对其进行了弹道冲击试验。通过弹道极限速度、吸能总量、单位面密度吸能量和单位厚度吸能量等指标评估其弹道冲击特性,并采用超声C扫描和CT扫描唯象分析其冲击损伤。结果表明：在等厚度下,碳纤维平纹机织复合材料平板与碳纤维2.5D机织复合材料平板相比,展现了更优的弹道冲击性能。碳纤维平纹机织复合材料平板的主要失效模式为分层失效,碳纤维2.5D机织复合材料平板主要为剪切充塞失效。与碳纤维2.5D机织复合材料平板相比,平纹机织复合材料平板弯曲变形明显,大量的纤维拉伸失效增加了平板吸能量,提高了弹道极限速度,但分层会导致平板损伤区域大,完整性较差;碳纤维2.5D机织复合材料平板损伤区域小,完整性好。     

扫掠冲击-气膜冷却结构的气动传热特性数值研究

为了揭示“扫掠冲击-气膜”冷却结构的换热机理,采用气热耦合方法和SST k-ω湍流模型,对比分析了吹风比为1, 2, 3, 4和气膜孔角度为30°, 45°, 55°, 65°等条件下“直接冲击-气膜”组合方式和“扫掠冲击-气膜”组合方式在平板模型上的气动传热特性。结果表明,流体激振器的扫掠频率、冲击靶面上的Nu数随吹风比增大而增大,并且几乎不受气膜孔角度影响。两种组合方式的总压损失系数和综合冷却效率随吹风比增大而增大,并且随气膜孔角度的增大而略微减小。尽管在使用相同冷气流量时“扫掠冲击-气膜”组合方式的冷气进口静压较高,但是其具有冲击靶面上Nu数分布均匀、综合冷却效率更高且分布面积更大的优势。     

气膜孔与冲击孔面积比和动量比对加力燃烧室双层壁隔热屏综合冷却效率的影响

基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比( 1、2、3、4)和动量比(I=0.02-0.88)等参数对加力燃烧室双层壁隔热屏冷却特性的影响规律。研究结果表明：综合冷却效率分布由冲击冷却、气膜冷却及冲击孔和气膜孔的相对位置决定。高冷效区域集中在冲击驻点附近和气膜覆盖的区域。沿着主流的流动方向,气膜板下游的综合冷却效率高于上游的综合冷却效率。随着动量比的增大,综合冷却效率增大。随着气膜孔与冲击孔面积比的增大,气膜板上游的综合冷却效率主要是由于冲击换热的增强而增大,气膜板中下游的综合冷却效率是由于冲击换热和气膜冷却效果的增强而增大。气膜孔与冲击孔面积比由1增大到3,面平均综合冷却效率提高72%,气膜孔与冲击孔面积比由3增大到4时,面平均综合冷却效率提高了12%。     

斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤及多尺度数值模拟研究

机织复合材料在服役过程中不可避免地遭受低速冲击而引起内部损伤,导致材料性能减退。本文以斜纹机织热塑性复合材料为研究对象,通过实验与模拟相结合的方法研究其在低速冲击下的损伤行为。构建了微观、介观和宏观串行的多尺度模型对斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤行为进行预测,并在5和10 J的冲击能量下,对其进行低速冲击试验以验证该多尺度模型的正确性。结果表明,微观、介观和宏观串行的多尺度模型能够准确地预测出斜纹机织热塑性复合材料的冲击损伤特性;在较大的冲击能量下,材料正面和背面均出现了损伤,且损伤以纤维断裂为主;低速冲击数值模拟所预测的力响应曲线与试验结果表现出良好的一致性,数值模拟损伤面积的误差在10%以内。     

金属薄板材料冲击性能研究进展

金属薄板材料已广泛应用于航空、航天、汽车和船舶等工程结构的生产和制造,对于金属薄板材料冲击性能的研究也受到了国内外学者和工程界的高度关注。本文综述了近年来金属薄板材料冲击性能的试验研究,分析了金属薄板材料冲击性能的表征方法,归纳了金属薄板材料冲击性能的有限元仿真技术,明确了研究中尚未解决的问题,需要进一步探索。     

水平冲击下头排乘员损伤及保护姿势研究

为研究水平冲击下不同参数对于头排乘员损伤的影响及不同保护姿势的保护效果。首先进行水平16g动态冲击试验,建立相应的数值模型,验证模型有效性;其次通过正交试验设计进行参数研究,揭示头排座椅间距、安全带刚度、隔板刚度、安全带固定点位置对于乘员损伤的影响;最后研究直立式、抱脚式、手顶式3种姿势对于头排乘员的保护效果。结果表明头排座椅间距以及隔板刚度对乘员头部损伤影响显著;头排乘员头部、颈部、股骨、胫骨损伤对安全带材料特性及安全带固定点位置不敏感;抱脚式、手顶式保护姿势均对头排乘员头部有较好的保护效果。在水平冲击下采用头部前倾的抱脚式保护姿势可使头排乘员头部、颈部、股骨及胫骨损伤均小于限定值。     

冠齿脉冲射流冲击平直靶板对流换热实验

采用红外热像测试技术对占空比（DC）恒定为0.5的冠齿脉冲射流冲击平直靶面,在不同雷诺数（5 000～20 000）、无量纲冲击间距（2～8）和工作频率（10～25 Hz）下进行了对流换热实验研究。结果表明：在小射流冲击间距下,冠齿脉冲射流冲击局部努塞尔数云图在射流驻点附近呈现较为明显波瓣状分布;冠齿喷管在脉冲射流冲击中依然体现出强化对流换热的作用机制,雷诺数和工作频率分别为10 000和15 Hz工况下,射流冲击驻点附近的表面传热系数相对圆形脉冲射流提高幅度在20%～30%之间;在冠齿脉冲射流中,脉冲主动激励和冠齿被动诱导激励之间存在着内在的相干机制,导致其对流换热特性与冠齿连续射流和圆形脉冲射流有较大的差异。     

航空发动机轴承故障结构化贝叶斯稀疏表示

航空发动机轴承振动信号中与故障关联的瞬时冲击成分在时频变换域上不仅具有稀疏性,还具有某些结构特征,而传统的以正交匹配追踪（OMP）算法为代表的贪婪类及其改进重构方法,通常仅利用了信号整体的稀疏性,未考虑结构性干扰可能造成的影响,导致算法求解效率较低。针对这一问题,提出了一种参数优化字典的结构化贝叶斯稀疏表示方法。首先,在OMP算法基础上,基于贝叶斯概率模型,研究了一种能够促进稀疏重构效果的结构化贝叶斯正交匹配追踪（SBOMP）稀疏表示模型,实现对信号的稀疏表示求解。其次,针对轴承故障振动信号的特性,构建能更好的匹配分析信号的时频冲击原子库,降低了字典的冗余程度,并将灰狼优化算法（GWO）引入到基于时频冲击字典的SBOMP模型中,为SBOMP模型提供高效的原子选取策略,降低了稀疏模型的复杂度。仿真与实验结果表明：所提方法能够更有效降低背景噪声和杂质频率的干扰,验证了所提方法对航空发动机轴承故障特征提取的有效性和适用性。     

应用数据挖掘关联技术研究温湿度对冲击谱试验的影响

冲击谱试验随机性强,难度较大,必须了解环境温度、湿度对试验的影响。通过对数据预处理并建立冲击谱试验评价模型,应用数据挖掘中关联分析方法提取数据背后隐藏的有用知识,获得了温度、湿度对冲击谱试验各个调试因素的影响,并分析了其间存在的某种规律性,找出了适用于冲击谱试验的环境温度、湿度范围。研究结果可为今后的产品冲击环境试验提供有力的技术支持,进一步提高冲击谱试验的试验质量和试验中的产品安全性。