适用于含多个隐式极限状态方程的飞机结构系统安全分析新方法

工程复杂随机结构的概率安全分析中,最重要的两个步骤是建立所有失效模式的极限状态方程和计算所建立极限状态方程的失效概率。一般来说大型复杂工程结构的极限状态方程都是隐式的,且当材料参数、结构参数和外载荷等均为随机变量时,极限状态方程均为非线性的,为此文中提出了建立真实复杂结构多模式隐式极限方程的等效方法。该方法对于单个极限状态方程采用在均值点展开成线性项和高次项修正的方式,在概率等效的基础上,建立起原非线性隐式极限状态方程的概率等效线性显式极限状态方程。当结构系统所有极限状态方程都建立了其等效显式线性极限状态方程后,即可利用可得的可靠性分析方法来计算结构系统的等效失效概率。所提方法被用于真实飞机结构翼身连接接头的强度刚度多模式可靠性分析,与迭代响应面法计算结果的对比表明,所提方法具有较高的精度。并且所提方法可以与任何标准有限元程序相结合,而标准有限元程序是当今处理结构力学分析与设计的强有力的工具,文中方法提供了力学分析与概率安全分析相结合的合理连接,其应用前景将是十分广泛的。

基于模糊分布参数的元件和结构系统的可靠性度量指标分析

在元件强度和外载的分布参数未知的情况下，本文提出利用已有试验和专家经验采用模糊数对这些未知参数进行定量描述，并给出基于可靠度指标和基于失效概率的两种元件的可靠性度量指标估计方法。比较这两种指标的结果表明，对于正态型的分布和隶属函数，基于失效概率的元件可靠性度量指标更能反映参数模糊性对元件的安全程度的影响。本文提出的方法还可以推广应用于结构系统，从而给出结构系统诸分布参数为模糊数时的可靠性度量指标估计方法。

10~4s^(-1)应变率下SHPB系统实验相关问题探讨

利用小直径(3.17mm)的SHPB系统初步获得两种较高强度材料(一种特种钢和一种WMo合金)应变率达到104s-1以上的动态压缩应力 应变曲线。通过对这次实验过程及结果的观察和分析,对高应变率实验存在的几个问题进行了探讨。

大型结构可靠性优化设计的大系统方法

首先回顾了基于可靠性的结构设计方法并对其进行了简要的评述；其次介绍了目前正处于热点的大系统设计方法，并提出了应用大系统方法进行大型结构可靠性设计的策略．该策略的主要思路是从结构方案阶段即考虑结构可靠度指标及重量指标的最优分配．一个大型结构可以分解成一系列子系统，而该系统中的每一个又可以分解成一系列二级子系统，直至最基本的子系统．建议对于大型复杂结构，最基本的子系统并非结构元件，而应是能用有限元模型进行基于可靠性优化设计的子结构．

结构体系的非概率可靠性分析方法

结构体系的可靠性与结构的失效模式有关。在非概率条件下 ,结构体系的可靠性取决于非概率可靠性指标最小的最危险失效模式。最危险失效模式的识别及相应极限状态方程的建立是结构体系非概率可靠性计算的关键问题。文中考虑了结构参数及强度、外载荷等参量的不确定性 ,基于随机可靠性方法中常用的优化准则法 ,提出了非概率结构体系主要失效模式的枚举准则。可在只需枚举出少量主要失效模式的情况下 ,不漏掉最危险失效模式。并提出用区间增量载荷法生成主要失效模式的极限状态方程。算例分析表明文中方法是实用和有效的。

多模式广义失效概率计算的数值模拟法及其工程应用

提出了安全与失效状态含有模糊信息时，广义失效概率计算的数值模拟，及相应的方差估算，并提出了对应的数值积分方法．当状态变量服从正态分布，且其对模糊安全域的隶属函数为正态型时，单个模式的广义失效概率具有精确解．首先利用这种特殊情况检验了所提数值模拟的精度，结果表明对于数值模拟法，随抽样次数的增加，估计值逐渐收敛于真实值．然后利用扩展原理和概率定理，提出两个及两个以上失效模式数广义失效概率的数值模拟计算方法以及相应的数值积分方法．对于工程结构问题，一般在删除次要失效模式之后，主要失效模式的数目不会太多，因此用该数值模拟与数值积分法可以得到精度较高的解．工程算例结果证明了此结论．另外还对所提的两种方法的适用范围做了讨论．

模糊结构和机械系统的能度可靠性分析方法

模糊系统的可靠性评估是工程中倍受关注的重要问题。结构系统的可靠性与结构的失效模式有关。模糊结构系统失效的可能度取决于失效可能度最大的最危险失效模式。因此 ,最危险失效模式的识别及对应极限状态方程的建立是模糊结构系统可靠性分析的关键问题。本文基于模糊结构的能度可靠性理论 ,建立模糊结构和机械系统的能度可靠性分析模型。所提出的模糊结构体系失效模式的枚举准则 ,可在只需枚举出少量主失效模式的条件下 ,不漏掉最危险失效模式。

重要抽样法在工程可靠性分析问题中的应用

数值模拟法由于其通用性及精确性而成为结构可靠性学科中的重要分支。本文着重对数值模拟法中重要抽样法的工程应用进行分析，给出两个工程实例，然后就重要抽样法对这些工程问题的适用性与其他方法进行了对比，说明重要抽样法的优越性；最后对重要抽样法中存在的问题进行讨论，指出进一步的研究方向。

飞机多学科设计中的协同优化算法

讨论了基于响应面的协同优化算法 ,该方法通过分解、协调的方式解决飞机设计中多个学科的耦合以及数据量大和数据关系复杂的问题。而响应面的引入又使协同优化的计算收敛速度更快 ,可靠性更高。同时还着重研究了减少响应面构造过程中所需的分析次数的方法 ,并给出了一个远程无人机的例子 ,通过协同优化算法进行总体参数优化设计。

飞机在风切变场中的危险性评估及预警时间的确定

对飞机在风切变场中的危险性评估及预警时间的确定进行了研究。基于能量的概念，从飞机六自由度非线性方程出发，导出了比能量变化率和危险因子的完整表达式，通过灵敏度分析和仿真计算，描述了各个风矢量对能量的影响，为设计风切变探测器提供了理论依据。文中还用灰色系统理论分析了危险因子与实际危险之间的关系，证实了环境风场的危险程度可用危险因子来判断的结论，并通过仿真计算飞机穿越几种不同风场时，不同的预警时间与飞机能耗的关系，来确定预警时间，为实际过程中确定预警时间提供依据。

结构系统动力可靠性分析

基于随机有限元方法，在振型叠加法计算结构系统动力响应的过程中，通过求偏导数运算得到结构响应对原始随机变量的概率统计量，提出建立在一次二阶矩理论基础上的结构系统动力可靠性分析方法。作为一个算例，对一塔式起重机结构进行动力可靠度计算。

人体系统与可靠性分析

从人的角度出发 ,研究环境因素对人的影响及人对外界环境的反应 ,为作业环境的控制确立方向 ,以求在一定的健康、安全、舒适条件下提高人的工作效率。文中按人的功效划分人体生理心理特性 ,并依此系统地展开人的可靠性分析和作业环境研究。

多点多锁复杂系统可靠性设计、分析及试验评估

通过对舰载机机翼折叠机构分析,简明地提出了多点多锁连接的可靠性设计特性,通过研究航天器可分离整流罩,提出了高可靠性产品多锁装置的试验可靠性评估方法及可靠性分析方法,又以某型运输机货舱大门多锁系统自发打开故障为例,指出了这种复杂锁系统可靠性设计上需加以充分注意的问题及关键点。

飞控系统多种故障检诊模块的综合设计方法研究

分析了用于飞控系统重构与传感器硬件及解析余度管理的故障检诊模块在飞控系统层次模型中的位置和相互关系 ,将各模块中原有的检诊算法纳入统一的框架 ,建立起这些故障检诊模块之间的联系 ,并提出综合设计的一般性方法。理论分析和仿真研究均表明 ,综合设计不但可以提高各模块故障检诊能力 ,还可从总体上提高其应付诸如相似故障等用常规方法难以处理的复杂故障情况。

飞机纵向飞行品质对大迎角气动导数的敏感性研究

采用等效系统方法研究在失速迎角前大迎角区气动导数 Cmδh、Cmq、Cmα及 Czα 改变时对具有现代控制系统的战斗机纵向动态特性的影响。结果表明 ,导数中 Cmq、Cmα的影响很小 ,Cmδh的影响相对而言则大得多 ,Czα影响很大。

军用飞机可维护性和可维修性对作战效能的影响

从机群作战行动平均动态方程出发 ,以飞机重量平衡方程为基础 ,建立描述飞机在整个战斗飞行过程中 ,作战效能与为保证飞机有良好的可维护性和可维修性所附加的非受力结构面积之间关系的数学模型 ,该模型定量地反映了飞机可维护性和可维修性对作战效能的影响 。

先进双发民用飞机跨音速绕流数值模拟

采用求解椭圆型和抛物型偏微分方程的方法及多块网格技术，生成机翼／机身／短舱／挂架复杂组合体外形的贴体及与边界正交的计算网格。应用有限体积法高效求解欧拉方程，模拟先进双发民用飞机的跨音速绕流，并计入机翼边界层的粘性效应，获得存在短舱、挂架干扰的翼身组合体气动特性。计算表明，短舱、挂架对超临界机翼的气动特性有显著的影响。

复合材料宏观刚度系数的细观有限元数值计算方法

根据复合材料宏观有效模量的定义，本文通过在复合材料细观模型的边界施加六组特定形式的均匀边界条件，以三维有限元作为数值分析手段，对各种细观模型及增强相力学特性，可一次性全部解出复合材料的所有弹性系数，通过计算典型代表体元细观模型，验证了本文数值方法的准确性和优越性。

结构体系随机模糊失效模式的确定方法

定义结构在考虑随机与模糊两种不确定性因素时的失效模式为广义失效模式 ,研究了描述基本变量的随机和模糊性的各种参数对模式失效概率的影响 ,以及描述安全与失效模糊状态的各种参数对模式失效概率的影响 ,分析了在选择临界元件时应考虑的因素 ,提出了结构安全裕量对模糊安全域和模糊失效域的隶属函数的确定方法 ,给出了基本变量具有随机模糊性时综合考虑元件强度均值、变异系数以及隶属函数中的参数的临界元选择准则 ,建立了枚举结构体系主要广义失效模式的准则 。

基于小子样试验的两种线性系统可靠度预测方法

本文提出了在小子样试验的前提下,结构系统关键失效模式可靠度预测的两种方法,其一是基于抽样分布分析的转换法。在这种方法中,严格推导了元件强度和外载为正态分布时,可靠度计算从正态分布概率积分到t分布概率积分的转换。它适用于试验样本数不小于2的情况;其二是基于模糊学原理的加权平均法。此方法要求根据专家经验和现场数据,给出强度和载荷分布参数的隶属函数,然后用加权平均法给出结构系统关键失效模式的可靠度,这种方法对试验样本数没有要求,但专家经验的丰富程度对这种方法预测的可靠度有较大影响。文中用算例说明了两种方法的差异,并且说明了在小子样试验情况下,直接用样本分布参数来进行可靠度计算的结果是偏危险的。