复合材料层压板压缩剩余强度分析

为了对复合材料含孔层压板的压缩剩余强度进行快速、精确地评估,采用了有限元渐进损伤剩余强度分析方法。使用Tsai-Wu准则作为强度判据,使用Abaqus用户子程序USDFLD对破坏的单元进行刚度折减。单元的刚度折减采用材料性能退化的方法实现。对复合材料含孔层压板进行有限元渐进损伤分析,得到了含孔层压板的破坏过程、破坏载荷和剩余强度,以及不同角度铺层的主要破坏类型。通过对复合材料含孔层压板压缩剩余强度的有限元分析数据与试验数据对比研究发现,使用Abaqus用户子程序USDFLD的有限元渐进损伤剩余强度分析方法得到的分析结果与试验结果非常接近。试验数据和有限元分析数据验证了Abaqus用户子程序USDFLD和刚度折减方法的正确性以及渐进损伤剩余强度分析结果的精确性。     

新型耐烧蚀材料研究

研究了碳布增强新型耐烧蚀树脂聚芳基乙炔（PAA）材料的烧蚀性能和力学性能，并与钡酚醛和硼酚醛进行比较。结果表明，PAA树脂的残碳率高于钡酚醛和硼酚醛树脂，C/PAA材料烧蚀性能优异，氧一乙炔线烧蚀率为0.012mm/s、质量烧蚀率为0.0166g/s，但其力学性能较差。     

基于XFEM机翼下壁板裂纹扩展分析与验证

为研究某大型飞机机翼下壁板裂纹扩展特性,首先分别使用常规有限元法和扩展有限元法对不同裂纹长度下的应力强度因子进行对比研究,然后通过扩展有限元法结合NASGRO方程,对机翼下壁板裂纹扩展进行分析并与试验结果进行对比。结果表明,相比于常规有限元法,扩展有限元法具有同样的计算精度,且裂纹界面与网格划分相互独立,具有裂纹定义简单,对裂纹尖端网格没有特殊要求等优点;基于扩展有限元法的裂纹扩展线与试验结果基本一致,表明了扩展有限元法应用于机翼下壁板裂纹扩展分析的可行性。利用扩展有限元法的裂纹扩展分析方法可以为大型飞机机翼壁板结构损伤容限设计提供参考。     

飞机供电系统自动化仿真技术

飞机供电系统是现代飞机核心组成部分之一,其性能和可靠性对飞机安全至关重要,仿真方法为高品质飞机供电系统设计提供了重要手段。传统的手动仿真方法需要耗费大量人力和时间资源,且无法完全考虑系统的复杂性和不确定性,因此无法满足飞机供电系统全面分析和评估的需求。文中提出了一种将虚拟仿真和实物系统相结合的飞机供电系统自动化仿真技术,能够提高仿真效率和准确性,且可快速、高效地评估飞机供电系统的性能,发现潜在问题,指导系统的优化与改进,对提高飞机供电系统的设计、分析和优化具有重要意义。     

飞机冲击载荷等效静载的确定方法研究

如何确定冲击载荷的等效静载对飞机结构的强度设计和验证具有重要意义。基于经典冲击载荷时域曲线后峰锯齿波、单自由度冲击动响应理论和位移等效原则,建立冲击载荷动态缩放系数求解公式;基于三角函数不等式关系,推导出动态缩放系数与冲击载荷作用时间、结构固有频率乘积的函数关系。建立求解冲击载荷等效静载方法的实施流程;以简化拦阻钩系统的冲击和缩比模型的水上迫降为例,对所提方法的有效性进行验证。结果表明：拦阻冲击载荷动态缩放系数的理论估计值与仿真计算值的相对误差小于4%,水上迫降等效静压与选用的设计压力相对误差为0.9%,所建立的动态缩放系数的理论计算公式精度较高,所提方法可供工程相关应用参考。     

前置翼片式涡流发生器对燃烧室氢气燃料掺混特性的影响

超声速来流与燃料的充分掺混是超声速燃烧的关键技术,直接关系到吸气式高超声速推进系统的总体性能。本文通过在射流口前安装翼片式涡流发生器以促进燃料与空气的掺混。基于SST k-ω湍流模型的RANS方法,对带有翼片式涡流发生器的超燃冲压发动机燃烧室模型内氢气横向喷流冷流流场进行了数值模拟,对比分析涡流发生器高度和长度不同的条件下燃烧室内的流场结构、涡流强度、氢气与空气掺混特性、燃烧室总压损失的规律。结果表明,翼片式涡流发生器能够提高涡流强度并大幅提高燃烧室内的掺混性能。随着涡流发生器高度和长度的增加,流场结构间的干扰增强,导致涡流强度和穿透深度增加,从而提升掺混效率。与不安装涡流发生器情况相比,涡流发生器能提升氢燃料的穿透深度超过170%,减少燃料掺混距离70%以上。更加复杂的流场结构同时会增大燃烧室的总压损失,并随着涡流发生器高度和长度的增加而增大。相较于掺混性能的提升,总压损失的增大幅度相对小很多,说明通过合理的参数选择,翼片式涡流发生器能够有效提升燃烧室的掺混性能。     

液体火箭发动机结构动力学设计关键技术综述

随着液体火箭发动机技术的发展,结构动力学问题成为影响发动机寿命及可靠性的关键技术之一。经过多年努力,发动机结构从最初的静强度、安全寿命设计思想逐步发展为以动静强度联合、经济寿命设计为指导的研制理念和方法,并在型号中得到了成功应用,使发动机结构的工作可靠性得以大幅度提高。由于新型号火箭发动机结构的日益大型复杂化及工作环境的极端严酷性,为满足高性能、高可靠性、轻量化与可重复使用的研制需求,发动机结构动力学设计技术问题亟待解决。本文在分析发动机结构中典型动力学问题的基础上,梳理并重点介绍了载荷预计、动力学建模及模型修正、动强度评估与寿命评定、结构动力学优化及抗疲劳设计等关键技术,最后给出研究总结及展望。希望本文为液体火箭发动机结构动力学设计技术的发展提供支撑。     

界面韧性对C/SiC材料拉伸强度影响分析

C/SiC复合材料的损伤失效行为与内部微细观组分的原位力学性能的密切相关。本文通过多尺度建模结合渐进损伤分析,研究了微观界面层断裂韧性对C/SiC宏观拉伸强度的影响。微观渐进损伤分析表明不同界面层韧性可以产生两种损伤扩展模式,显著改变纤维束横向拉伸和轴向剪切强度值;基于三维Hashin准则的细观损伤分析进一步表明会对C/SiC的宏观拉伸强度产生8.2%的影响。本文的结果可以为C/SiC复合材料失效分析及优化设计提供支撑。     

T300和国产碳纤维本体的力学性能对比及其分析

由于T300与国产碳纤维的性能有很大差异,其中包括纤维本体的差异和涂层的差异。主要研究了两种纤维本体强度的差异。通过对两种纤维本体单丝拉伸强度的测试和Weibull统计方法分析可知,国产碳纤维要比T300的单丝拉伸强度大,稳定性较好。X射线衍射(XRD)分析表明T300纤维微晶尺寸较小并且石墨化程度比国产碳纤维差。元素分析显示,T300中N元素含量超过国产碳纤维。结果表明,微晶尺寸和纤维中N元素含量是影响碳纤维强度的重要因素。
     

第22与23周磁静日北京台银河宇宙线周日变化与半日变化特征

利用快速傅里叶变换及其计算功率谱的方法研究了第22和23周磁静日北京宇宙线台站记录的银河宇宙线强度的周日变化与半日变化，计算结果表明，在两个太阳活动周交替时，银河宇宙线的周日变化与半日变化特征消失，在太阳活动低年逐渐向高年过度时，首先出现的是周日变化。半日变化特征出现要滞后于周日变化，22周太阳活动高年看不出周日变化，而23周太阳活动的高年周日变化非常显著，22周太阳活动的下降期。只有周日变化而无半日变化。这是分析北京宇宙线台近2个太阳活动周数据得到的新结果。