民航飞机结构疲劳裂纹生长机理及检查方案探讨

从民用航空规章对民航飞机结构的疲劳损伤审定要求出发,通过对结构部件疲劳裂纹的产生及生长机理进行分析,阐释结构损伤容限设计理论的相关要求,并通过制定有效的检查方案确保民航飞机服役期限内的结构完整性。     

航空有机涂层在户内加速试验与户外暴露中的损伤等效关系

开展航空有机涂层在户内加速试验与户外暴露过程中的损伤等效关系研究,为飞机蒙皮的寿命预测提供基础数据。进行涂层的长期户外暴露和户内加速试验,同时跟踪观察涂层表面形貌变化,利用电化学阻抗谱(EIS)定量分析涂层损伤,进而研究涂层在户内加速试验和5年热带海洋大气环境中的损伤行为。研究发现,有机涂层试样在经历7个户内加速试验周期和5年户外暴露后,试样中心区域仍然十分完整,但是电化学阻抗模值显著下降;有机涂层户外暴露与户内加速试验的相关系数为ρ=0.77,经过6个户内加速试验周期的有机涂层试样的损伤与在海南万宁3年户外暴露的损伤等效;经过3年户外暴露或者5个户内加速试验周期后,有机涂层试样的特定频率电化学阻抗模值Zf=0.1开始与合金基体的Zf=0.1在一个数量级上,由TB06-9锌黄丙烯酸聚氨酯底漆和TS96-71氟聚氨酯无光磁漆组成的有机涂层开始失效。     

修理问题中层压板特性的工程估算方法

研究了层压板修理中对无损、开孔以及具冲击损伤情况下力学性能的简便工程计算方法。根据自行设计的试验及其相关文献的试验结果,采用Heslehurst关于层压板弹性常数及强度的估算方法时数据进行了分析,同时把其对开孔板得到剩余强度的估算方法推广到合冲击损伤在内的损伤结构剩余强度。多种材料体系和铺层方式组成的层压板的试验和计算对比表明,该工程算法给出的精度大都在20%以内。因此可以用该算法来确定结构的修理容限的下限。     

激光驱动微小碎片技术可行性研究

介绍了激光驱动微小碎片技术的可行性试验研究。对四种粘膜方法进行了比较，在真空中测出了铝飞片的速度，并对两种防护材料进行了损伤评估试验，试验结果说明：在地面建立一套完整激光驱动微小碎片模拟装置是必要的，也是可行的。     

平面机织复合材料在剪切载荷下损伤刚度折减分析

采用三维实体有限元方法,结合周期性边界条件,分析了平面机织复合材料在剪切情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。分析中抛弃了以往损伤研究中采用的“单元消失“技术,对破坏的基体单元和纤维束单元均按方向进行刚度折减。制作了纵横剪切试件并进行了相应的试验。计算结果和试验结果吻合良好,证明研究方法的正确性。     

碳纤维复合材料贮箱内压和低温承载行为研究

碳纤维增强聚合物复合材料具有轻质高强的优异特性,是液氢液氧燃料贮箱的理想材料。然而液氢液氧燃料贮箱在服役时要承受极低温度载荷,复合材料贮箱箱体的低温结构可靠性尚未可知。开展了碳纤维/环氧复合材料缠绕贮箱结构在温度和内压载荷下的变形及损伤研究,分别进行了常温/低温抗渗漏测试,结合应变测量、声发射监测、氦质谱检漏等方法分别研究了内压以及低温工况对复合材料贮箱的应变分布及损伤泄漏状态影响机制。研究结果表明,封头与圆筒区域交界处易产生应变集中,低温载荷导致复合材料局部小幅度基体损伤及纤维/基体界面脱粘,但并未影响贮箱箱体承压性能和气密性。本研究可为未来大型航天器减质设计提供参考。     

胶接修补复合材料层合板失效分析的PDA-CZM方法

建立了一种预测胶接修补复合材料层合板的损伤演变与剩余强度的PDA-CZM方法。该方法应用三维渐进损伤分析（PDA）方法和粘聚区模型（CZM）分别模拟复合材料层合板和修补胶层的失效过程。对修补层合板的纤维断裂、基体开裂、层间分层以及胶层脱胶等损伤的萌生和扩展以及它们之间的耦合作用进行了研究。计算得到了修补结构的载荷--位移曲线,并预测了其极限强度。计算结果和试验数据吻合良好,验证了PDA-CZM方法的有效性。最后,讨论了修补参数对剩余强度的影响规律。     

航空发动机风扇叶片结构损伤识别研究

航空发动机风扇叶片常常因为疲劳裂纹而引起整个结构的损坏,导致重大的安全事故。基于此,提出基于BP神经网络研究航空发动机风扇叶片结构损伤识别的方法,采用有限元法计算出的结构固有频率平方的变化量为标识量进行网络仿真,通过对仿真数据的分析,比较准确地识别出结构损伤的位置和程度,为及时地发现损伤并且进行针对性的维修提供依据。     

开孔层压板拉伸破坏的2D渐进损伤模拟

运用渐进损伤的唯象描述方法,结合应力分析、失效判断、材料刚度退化对开孔层压板在拉伸载荷下从材料开始出现局部破坏直到整个构件失效的过程进行了基于2D有限元模型的数值模拟,模拟得到的位移栽荷曲线与文献曲线基本一致,对最终破坏载荷的预测与文献中的试验值相差-2.0%,与文献预测值相差1%,表明渐进损伤方法可以在工程上用于层压板的失效模拟和预测.     

基于物理模型和灰色关联分析的直升机传动系统损伤定量检测方法

结合物理模型与灰色理论,提出了一种直升机传动系统损伤定量检测方法.针对直升机主传动系统的2K-H行星轮系,建立了太阳轮缺齿损伤的物理基模型,通过仿真获得了不同损伤严重度的行星轮系振动信号.选择并计算仿真信号的特征向量,并以此作为损伤特征的标准模式,然后对待检信号特征向量与标准模式进行灰色关联度分析,根据关联度对损伤进行...