开槽螺母-螺栓连接副拧紧特性研究

由于飞机飞行过程持续遭受振动载荷,设计中广泛采用具有自锁功能的开槽螺母-螺栓连接副以防螺栓的松动和夹紧力损失。研究开槽螺母-螺栓连接副的拧紧特性,对保证连接结构的力学性能、安全性和可靠性具有重要意义。对开槽螺母拧紧工艺开展了理论分析,修正了其夹紧力-拧紧力矩关系公式。试验研究了开槽螺母型号、被连接件材料、润滑条件以及重复拧紧次数等条件对拧紧特性的影响。研究结果表明,NASM14144开槽螺母相较于高度较低的NASM14145开槽螺母,预置力矩提升了125.9%,而扭矩系数稍有降低;饱和润滑方式能有效降低扭矩系数及其波动性,螺母-连接板贴合面润滑的效果次之;重复拧紧过程使得NASM14144螺母的预置力矩降低、扭矩系数明显升高,而NASM14145螺母的拧紧特性并未显著改变。

可重构加工系统设计的多目标决策分析

密封条加工系统的设计 ,是一个涉及到多个目标的优化过程 ,它受到多种因素的影响。采用定性与定量相结合的统一处理方式 ,建立了难以用数学模型定量描述的多目标、多因素决策系统的数学模型 ,解决了加工质量、效率、加工系统可靠性、可重构性和成本之间具有的矛盾性和不可公度性 ;提出并应用一种实际操作性强的方法 ,确定了各个目标的权值 ,最终应用 TOPSIS法的原理得出系统设计的优选方案。

API偏梯形套管螺纹连接的接触应力场研究

随着油气田勘探开发向纵深发展 ,对偏梯形螺纹套管的需求量越来越大 ,深入研究此种套管螺纹连接力学性能显得非常重要。在分析套管螺纹粘扣机理的基础上 ,建立了 API J5 5194 .1m m× 8.33mm偏梯形套管螺纹连接的非线性接触模型 ;研究了此种套管接头在上紧扭矩、拉应力、压应力以及摩擦力等不同载荷作用下内外螺纹接触应力的分布状态 ;同时对内外螺纹锥度的极限配合情况进行了数值模拟 ,并就摩擦因素和锥度对偏梯形螺纹连接应力场分布的影响进行了总结。

套管钻井中套管疲劳失效问题的研究

套管钻井技术的出现使套管的工作环境更加恶劣 ,给套管的性能提出了新的要求 ,由交变载荷等动载引起的疲劳破坏成为套管失效的最常见形式之一。文章对已有套管螺纹连接的疲劳研究进行了总结 ,然后在分析套管钻井作业过程中套管所受工况的基础上 ,指出了套管疲劳失效的常见部位及影响因素 ,提出了一种检测和控制套管疲劳失效的方法和措施 。

干涉配合对复合材料机械连接结构承载能力的影响

综合应用试验和有限元方法,分析了不同钉孔配合下复合材料机械连接结构的拉伸强度.结果表明:在一定范围内,随着干涉量的增加,复合材料机械连接结构的承载能力提高,但是当干涉量过大时,其承载能力反而下降;连接结构的初始刚度随着干涉量的增加也呈现先增大后减小的趋势;而且,干涉配合还会影响结构的破坏模式,过大的干涉量会导致结构提前突然破坏,影响结构的安全性.通过分析受载过程中孔周的接触和纤维失效范围可知,一定的钉孔干涉可改善孔周接触情况,使得孔边载荷更加均匀,并进而提高复合材料机械连接结构的承载能力;而过大的干涉量,则可能会引起孔周大范围的纤维破坏,从而导致连接结构提前失效.

薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透试验与失效机理

为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透损伤的失效机理,对具有3层平面编织复合材料面板的蜂窝夹层板试验件进行了多种能量的冲击试验。并在考虑了面板材料的渐进失效以及面内剪切非线性应力应变关系基础上,运用LS-DYNA有限元分析软件建立了夹层板的数值模型,用以分析失效过程。结果表明,数值模拟结果与试验结果一致。上面板穿透或整体贯穿时面板均呈花瓣状裂开,前者蜂窝以压溃损伤为主,后者则额外产生蜂窝芯体与下面板间的界面脱粘以及蜂窝壁的断裂损伤。无面板穿透时,冲击接触力将保持纤维断裂损伤阈值力大小直至冲头回弹;面板穿透则使冲击区域刚度下降,接触力随之下降,其中板整体贯穿时接触力会出现两个峰值。薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透过程中的主要能量耗散在复合材料面板的纤维拉伸断裂,蜂窝的压溃和断裂过程也消耗部分能量。

提高柔性自动生产线可靠性的动态故障分析法

提出了一种用于柔性自动生产线可靠性研究的动态故障分析方法.该方法是一种包括动态分析、过程分解和结构故障树的综合研究方法.从技术上对自动生产线进行分析,依照不同的功能将其分解成几个部分,建立各部分的故障树以找出所有可能引起故障的原因及其影响程度,并给出一种对危机事件进行定性评价的方法.通过对设备工艺修改来达到简化故障树和提高系统可靠性的目的.上述方法与传统故障分析法相比具有更好的灵活性和适应性,对现场工程师十分有用.

基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术

近几年物联网设备数量飞速增长,随着物联网的普及,物联网设备所面临的安全问题越来越多。与物联网设备相关的安全攻击事件中,危害最大的是利用设备漏洞获得设备最高权限,进而窃取用户敏感数据、传播恶意代码等。对物联网设备进行漏洞挖掘,及时发现物联网设备中存在的安全漏洞,是解决上述安全问题的重要方法之一。通过模糊测试可有效发现物联网设备中的安全漏洞,该方法通过向被测试目标发送大量非预期的输入,并监控其状态来发现潜在的漏洞。然而由于物联网设备动态执行信息难获取以及模糊测试固有的测试深度问题,使得当前流行的反馈式模糊测试技术在应用到物联网设备中面临困难。本文提出了一种基于物联网设备局部仿真的反馈式模糊测试技术。为了获取程序动态执行信息又保持一定的普适性,本文仅对于不直接与设备硬件交互的网络服务程序进行局部仿真和测试。该方法首先在物联网设备的固件代码中自动识别普遍存在并易存在漏洞的网络数据解析函数,针对以该类函数为入口的网络服务组件,生成高质量的组件级种子样本集合。然后对网络服务组件进行局部仿真,获取目标程序代码覆盖信息,实现反馈式模糊测试。针对6个厂商的9款物联网设备的实验表明,本文方法相比Firm AFL多支持4款物联网设备的测试,平均可以达到83.4%的函数识别精确率和90.1%的召回率,针对识别得到的364个目标函数对应的网络服务组件共触发294个程序异常并发现8个零日漏洞。实验结果证明了我们方法的有效性和实用性。

基于并行工程的轿车密封条生产线的概念设计

以开发具有竞争力的国内某新型轿车密封条加工设备为主要目的 ,将并行设计思想应用于此设备的概念设计阶段 ,建立起基于并行工程的密封条生产设备的概念设计分析模型 ,并在此模型的基础上 ,采用树 (图 )的形式对各设计环节 (功能、性能等 )加以具体描述 ,设计出基于并行工程的实施方案。实际应用表明 。

一种针对网络设备的已知漏洞定位方法

骨干级网络设备作为关键基础设施,一直是网络攻防中的焦点,与此同时,其作为一个封闭、复杂的信息系统,漏洞的公开研究资料相对较少、漏洞细节缺失较多。补丁对比是一种有效的漏洞分析手段,而骨干级网络设备固件解包后通常具有单体式可执行文件,这类文件具有函数数量多、文件规模大、调试符号信息缺失等特点,直接进行补丁比对会产生大量待确认的误报差异,同时启发式算法可能将两个不相关的函数错误匹配,导致正确的安全修补缺失及漏报。传统的补丁比对方法无法有效地解决这类文件的补丁分析问题,漏洞细节的分析遇到挑战。本文提出了一种针对单体式可执行文件中已知漏洞的定位方法MDiff,通过漏洞公告描述中的子系统概念与目标二进制文件的内部模块结构对目标进行了拆分,在基于局部性的二进制比对技术之上,利用语义相似度衡量方法对比对结果进行筛选排序。具体来讲,MDiff首先利用入口函数及局部性原理识别存在漏洞的网络协议服务代码,即粗粒度定位阶段。其次针对已识别出的、存在漏洞的网络协议服务代码模块中存在差异的函数进行动静态结合的语义信息分析,包括基于扩展局部轨迹的安全修补识别,基于代码度量的安全修补排序等步骤,即细粒度定位阶段。基于该两阶段漏洞定位方法,我们实现了一个原型系统,对4个厂商设备中已经披露的15个漏洞进行实验。实验结果表明,本文提出的漏洞定位方法可以提高网络设备的补丁分析效率,支持研究人员发现已知漏洞细节。

芯体壁厚对Nomex蜂窝夹层结构抗冲击性能的影响

基于虚拟实验法,发展了细观有限元模型,研究了芳纶纸表面的树脂涂层厚度对Nomex蜂窝夹层结构冲击响应及损伤情况的影响。研究结果发现,树脂涂层厚度越大,冲击的接触力峰值越大。若冲击能量不足以穿透上面板,则蜂窝吸收能量随树脂涂层厚度的增大而提高;冲击能量足以穿透上面板,则冲头侵彻深度随树脂涂层厚度增大有明显下降,同时蜂窝面外的损伤程度也降低。提高树脂涂层厚度,对于提高Nomex蜂窝的抗穿透能力较为有效,但对损伤的面积影响较小。

受载复合材料角片弯角区域应力分布特征分析

为了分析受载复合材料角片在弯角区域的应力分布特征,建立了受载复合材料弯角的有限元模型.通过对一组复合材料弯角结构进行准静态拉伸试验,并通过对比载荷-位移曲线、载荷-应变曲线、失效模式和失效位置等力学响应,验证了有限元模型的正确性.应用所建模型,分析了复合材料角片弯角区域沿轴向、径向和宽度方向的应力分布特征,以及角片厚度对弯角区域应力分布特征的影响.结果发现:受载复合材料角片的主要失效模式是弯角区域分层,受载时材料内部面外剪应力相对较低,分层主要受面外正应力影响;对于所分析的14层复合材料角片,分层起始位置沿径向比较靠近内部圆角处、沿周向位于29°处、沿宽度方向位于中面处;随角片厚度的增加,其承载能力提高;角片越厚,在厚度方向上分层起始位置从绝对距离上说越远离内角,但是此分层起始位置至内角的距离与板厚的比值越小;角片越厚,其分层起始位置越靠近加载端.

复合材料-钛合金多钉连接结构疲劳试验研究

为验证疲劳加载下复合材料-钛合金多钉连接的安全性,对其疲劳失效行为及剩余强度进行了试验研究。在试验过程中考虑了不同钉径、不同钉孔配合的影响,并综合应用应变位移跟踪、声发射及C扫描等方法对试验中以及试验后试验件的力学反应和破坏行为进行了检测分析。试验结果表明:在规定的载荷下,试验件经过6万次循环没有破坏发生,连接件安全可靠。不同钉径和钉孔配合方式对于连接的疲劳性能和钉载分配影响较小。钉径越大,连接件剩余强度越大,而钉孔配合方式对连接的剩余静强度影响较小。

复合材料帽型加筋板冲击损伤后的弯曲性能

为了探究复合材料帽型加筋板在受到冲击损伤后抗弯刚度折减和强度降低的情况,以及对筋条R区填充捻子条的影响,在无损伤情况和预制特定冲击损伤情况下对两种构型的帽型加筋板进行四点弯曲试验。借助超声无损探伤设备检测损伤情况,并分析试验件载荷-位移曲线和应变等信息。结果表明:冲击损伤影响了复合材料帽型加筋板在承受弯曲时的刚度强度以及损伤扩展过程,在帽型加强筋R区填充捻子条可以提高加筋板的抗弯刚度和初始破坏载荷,但弯曲性能受冲击损伤影响更大。本研究可为飞行器、船舶、汽车的复合材料结构设计提供参考依据。

碳纤维增强复合材料曲梁弯曲失效分析

基于复合材料刚度连续折减方案,结合三维Hashin失效准则,建立了复合材料渐进损伤分析模型,编写了模型对应的用户材料子程序(UMAT)。通过ABAQUS调用该程序对碳纤维增强复合材料曲梁四点弯曲进行仿真,将仿真结果与试验结果进行对比,验证了渐进损伤分析模型的有效性。分析了复合材料曲梁的损伤失效行为,发现在弯曲载荷作用下,碳纤维增强复合材料曲梁主要的失效模式是曲梁弯角区域的基体拉伸失效与拉伸分层失效,分层失效发生后扩展迅速,曲梁迅速失去承载能力最终失效,层间拉伸应力过大是导致复合材料曲梁发生分层失效的主要原因。

Nomex蜂窝芯体面外宏观剪切模量预测与验证

Nomex蜂窝芯体材料的结构复杂性与正交各向异性力学性能给设计和分析带来诸多不便。基于简化的Kelsey模型表征单元,建立了考虑Nomex纸厚度与表面酚醛树脂厚度的有限元分析模型,用于获取Nomex正六边形蜂窝的面外宏观剪切模量。通过对Nomex纸进行拉伸试验,获得了Nomex纸纵向和横向的杨氏模量值。参照ASTM C273标准,开展了Nomex蜂窝芯体材料剪切性能的试验研究,并将分析结果与试验结果进行对比,验证了分析模型的有效性,所发展的有限元模型可用于预测Nomex蜂窝的宏观面外剪切模量,也可用于Nomex蜂窝材料设计分析。

复合材料多钉连接数值计算方法研究

为了研究复合材料多钉机械连接特性,对板与螺栓进行受力分析。考虑连接板对螺栓产生的弯曲效应,建立适合于复合材料连接钉载分配的有限元计算方法。并从载荷-位移曲线方面对其进行比较验证。结果表明,相比传统方法,该方法能更精确地反映复合材料连接的实际特征。采用建模方法进一步研究了板与螺栓间的弯矩随厚度变化。最后使用MSC.Pat-ran二次开发语言PCL编制相应程序,使用模块化方法实现本文数值计算方法的快速应用分析。

新型金属/复合材料混合连接结构试验研究

为提高金属与复合材料混合连接结构的力学性能,提出一种金属与复合材料之间的新型连接方法。通过在金属与复合材料搭接区铺设胶膜,同时嵌入若干贯穿被连接件的金属细针,从而使得胶膜与细针共同传递被连接件之间的载荷。为探明和揭示该新型连接方法的优越性,制作了相应的试验件并开展了力学性能测试。通过分析试验过程中的载荷-位移关系以及试验件破坏模式,发现新型连接方法显著提高了金属与复合材料连接结构的破坏载荷、破坏应变及能量吸收能力。若将该新型连接方法应用于航空航天工程,将提高复合材料连接结构的承载效率,降低结构重量。此外,该连接方法还降低了接头破坏的突发性,从而有利于结构缺陷的检测。

民用飞机客舱应急撤离仿真算法研究

在飞机应急撤离的仿真模拟中,国内多采用元胞自动机模型模拟疏散的人群,该模型计算较快,但把疏散者视为同样的粒子,忽略了个体差异,因此与实际撤离情况存在差异。采用智能体模型,建立个人的行为规则;采用适合飞机应急撤离的A*算法选择估值函数,建立人物模型,针对波音737-700飞机客舱进行应急撤离过程的仿真模拟,并与前人实验结果和权威软件airEXODUS仿真结果进行验证对比。结果表明:本文算法的仿真结果与实验结果接近,更接近真实疏散情况。

基于数字差动组合式测量法的微摩擦性能测试

在微观领域的滑动摩擦性能测量中 ,基于一种新的数字差动式测量原理 ,利用顺、逆时针时独立测量出的拉力 ,在计算时使这两个测量结果相减 ,从而使测量过程中的各种等值误差相互抵消 .因此 ,在理论上消除了这些测量误差对最终结果的影响 .在实际应用中 ,该原理能明显减少温度漂移等误差因素对测量结果的影响 。