飞机典型接头破坏试验与有限元分析

为对某型飞机副翼典型耳片接头进行强度校核,采用Johnson-Cook塑性本构模型开展有限元非线性破坏分析,计算接头破坏载荷及其破坏模式,并与试验结果进行对比验证。分析结果与试验结果相对误差在5%以内,破坏模式与试验完全一致,验证方法的准确性与有效性。

复合材料加筋壁板剪切破坏试验与后屈曲分析

针对复合材料加筋壁板在剪切载荷下的稳定性和承载特性,开展了破坏试验和后屈曲分析方法的研究。基于三维Hashin准则和平方应力准则作为复合材料层板和界面胶层的失效判据及刚度退化策略,建立了考虑渐进损伤的剪切破坏分析模型,利用编制的用户自定义UMAT子程序,实现了在ABAQUS中的应用和承载能力的求解。与试验结果相比,结构承载能力和应变状态数值分析与试验值吻合良好,预测的破坏模式也与试验结果一致,屈曲载荷和承载能力相对误差分别为5.4%和3.5%,验证了该建模分析方法的有效性。

基于有限元的机翼加筋盒段后屈曲分析

加筋结构的承载能力是飞机设计中的重要内容,为预估加筋壁板结构承载能力,应解决材料的屈曲问题。关键问题就是考虑材料和几何双重非线性的后屈曲分析。采用MSC.NASTRAN软件利用弧长法对机翼加筋盒段进行了后屈曲仿真分析,得到了加载点的载荷-位移曲线和变形云图,进而获得了结构的破坏载荷和破坏模式。并利用试验数据进行了对比验证,仿真分析结果与上述对比符合的很好,破坏载荷误差在3%以内。研究结果为工程结构后屈曲设计和分析提供一定的参考。

基于有限元的加筋板结构后屈曲分析方法研究

加筋板结构的承载能力计算是飞机设计中的重要内容,采用后屈曲分析技术的关键在于准确模拟结构刚度变化。基于有限元从结构简化、单元选取、材料属性和求解流程选取方面对加筋壁板后屈曲建模分析方法进行了介绍,并基于一系列加筋壁板和加筋盒段对方法进行了验证。验证结果表明计算的破坏形式和破坏载荷与物理试验结果符合的很好,破坏载荷误差在10%以内,证明了方法的准确性和工程实用性。文中的工作可为加筋壁板结构后屈曲分析提供一些有益的建议。

含天线复合材料泡沫芯夹层结构渐进损伤分析

针对含天线复合材料泡沫芯夹层结构的破坏模拟问题,结合采用泡沫芯夹层结构为载体的共形天线结构的强度试验,构建了考虑泡沫芯和复合材料面板损伤的分析模型,对含天线和不含天线泡沫芯夹层结构的渐进损伤过程进行有限元模拟,研究结构的破坏强度与天线结构影响情况。分析与试验对比结果表明:破坏载荷的有限元分析结果与试验结果相比误差在5%以内,分析模型精度满足工程需求;天线的引入会削弱夹层结构的压缩承载能力,在结构设计时应予以关注。

考虑后屈曲的复合材料加筋壁板承载能力分析

复合材料加筋结构的承载能力预估是飞机设计中的重要内容,其关键问题就是考虑材料失效的后屈曲分析。针对复合材料加筋壁板承受压缩载荷的后屈曲承载能力预估问题,考虑层内损伤、层间分层以及刚度退化,基于内聚力单元与Hashin损伤准则,建立了一种简洁的渐进损伤分析方法,编制了相应的ABAQUS UMAT子程序,并利用复合材料加筋结构破坏试验进行了验证。验证结果表明,预估的承载能力、破坏模式和结构应力状态与物理试验结果符合得很好,承载能力误差在10%以内,证明了方法的准确性和工程实用性。

航空薄壁结构静强度分析模型校核方法研究

针对航空薄壁结构静强度分析模型的误差估计问题,提出了一种基于Richardson外推法和多网格组合方案来进行后验误差估计的方法。针对典型薄壁结构形成了不同分析任务的考核指标,形成了工程可用的模型校核方法与流程,并利用壁板等工程结构进行了方法的应用与验证。应用结果表明,建立的基于后验误差估计的静强度模型验证方法切实可行,具有工程实用性。

微生物法生产丙烯酰胺

一、丙烯酰胺生产技术的回顾 1964年美国氰氨公司首先开发了硫酸水合法生产丙烯酰胺的技术,实现了丙烯酰胺的工业化生产,在此后的近20年中一直是丙烯酰胺的唯一工业化生产方法。由于它工艺复杂,产品精制困难,环境污染严重,人们在不断地寻找新的方法。

含圆形脱粘缺陷复合材料夹层结构侧向压缩破坏载荷与破坏模式分析

为分析含脱粘缺陷复合材料夹层结构侧压破坏载荷与破坏模式,采用损伤起始判据和损伤演化准则模拟面板与胶层的损伤及破坏过程,建立了考虑材料失效的三维渐进损伤分析模型。针对两种典型复合材料夹层结构,基于所建立的模型完成了破坏载荷预估和破坏模式分析,并将有限元分析与试验结果进行了对比。结果表明:面板较弱时,中部含圆形脱粘缺陷夹层结构侧压破坏模式通常为材料失效压缩破坏,随着载荷的增加,面板中部及脱粘区域周围发生损伤并沿板宽度方向向两侧扩展,直至材料完全损伤发生破坏;面板较强时,侧压破坏模式通常为整体失稳破坏,屈曲后结构基本不再具有继续承载的能力而迅速发生破坏。分析结果破坏载荷预估值与试验吻合较好,破坏模式与试验结果一致。

复合材料胶接接头强度设计研究

胶接是飞机复合材料结构的主要连接形式之一。由于复合材料胶接失效模式复杂,包含有复合材料层合板失效和胶层失效,强度预测的难点在于仿真各种损伤模式及其相互之间的影响。因此,提出一种集成了两种失效模型的分析方法,其中基于三维Hashin失效准则和指数型刚度退化准则的失效模型仿真复合材料层合板失效,内聚力模型仿真胶层失效。建立了能够同时模拟复合材料层合板失效和胶层失效的复合材料胶接强度分析模型。利用该模型对复合材料胶接接头强度进行了计算,计算结果与试验结果一致性较好。运用所建立的分析模型,研究了复合材料胶接接头的主要设计参数(搭接长度、贴边末端厚度过渡区阶梯比、贴片末端铺层丢层方式等)对接头强度的影响,得到了设计参数对胶接接头强度影响的规律。

轴压载荷下复合材料加筋板后屈曲承载能力研究

建立了轴压载荷下复合材料加筋板后屈曲承载能力分析有限元模型,计算了航空结构中典型的工字型、T型和帽型复合材料加筋板的屈曲载荷,并采用渐进损伤分析方法对复合材料加筋板后屈曲极限破坏载荷与破坏模式进行了研究。研究了筋条截面形状、筋条铺层方式对复合材料加筋板后屈曲特性的影响,研究结果可以为复合材料加筋板的设计提供参考。

浅谈民机结构静强度数值仿真技术

数值仿真技术在民机研制中扮演越来越重要角色,已成为飞机数字化设计和试验中不可缺少的手段。飞机结构数值仿真关键是如何准确地建立有限元分析模型。鉴于此,根据国内外发展情况,总结和分析了飞机结构应力有限元建模、子模型、金属和复合材料薄壁结构屈曲建模及分析方法,以及工程中模型校核和验证方法,对于每种情况,阐述了其原理和方法,给出了典型应用。最后提出了数值仿真分析技术未来需要解决的问题,包括飞机结构有限元建模规范,大型结构非线性数值仿真等。

铆钉载荷变形曲线有限元数值分析

铆钉的柔度是飞机结构强度分析中重要的量,工程中常用载荷变形曲线(简称p-δ曲线)来度量。详细地研究了铆钉p-δ曲线有限元非线性数值分析方法,提出了计算p-δ曲线力学模型和三维有限元建模分析方法,模型考虑了铆钉与钉孔的接触及摩擦。利用有限元模型,研究了不同摩擦系数以及板厚对曲线的影响。为了确认模型的可靠性和分析结果正确性,同试验数据进行比较,结果显示计算结果与试验结果一致性良好,说明分析模型合理可靠。提出的力学模型和有限元模型化方法可以用于对其它型号铆钉p-δ曲线数值分析。

复合材料失效判据有效性验证方法研究

为系统地验证复合材料失效判据计算精度和有效性范围,给出了4种材料体系、6种铺层形式的层合板在单轴、双轴载荷下的失效试验数据,用以评估复合材料失效判据在单向层合板失效包线、多向层合板初始失效包线、多向层合板最终失效包线、层合板变形及层合板的破坏特性等五个方面的预测能力。并根据验证方法和有效性评估策略对失效判据计算精度进行量化考核,给出了失效判据在五个层面上的计算精度。

民机中央翼加筋壁板承载能力的非线性有限元分析

应用非线性有限元分析技术,采用MSC.Patran为前后置处理器进行建模,以具有较强非线性功能的Marc软件为求解器,细致研究了某民机中央翼加筋板结构在受力状态下的非线性变形、后屈曲破坏过程、最终失稳破坏形式及载荷,与试验结果进行了比较,破坏过程及破坏形式与试验相吻合,计算的破坏载荷与试验的破坏载荷误差在5%以内,显示文中方法可以满足工程设计和分析要求。

基于试验设计的复合材料加筋壁板不确定性研究

随着航空结构系统的复杂化、多样化与大型化,结构高承载能力与轻量化的需求日益紧迫。复合材料加筋壁板因其比强度高、比模量高以及优异的承载性能,在飞机机翼上下壁板、机身曲板等部段得到了大量的应用。但复合材料易受加工精度影响,材料性能表现出极大的分散性,具有不可忽视的不确定性,即使参数发生微小波动,对结构的承载能力影响都是十分严重的。因此,对复合材料加筋壁板的设计必须考虑不确定性的影响。本文针对复合材料加筋壁板开展不确定性的研究,首先基于正交试验设计对不确定性参数进行显著性分析,然后利用少量、关键参数进行中心组合试验设计,从而构建显著参数与结构响应特性之间的响应面,通过蒙特卡洛模拟获得结构响应特性的分布特征,并与试验对比,确定分析流程的可行性。结果表明:对复合材料加筋壁板屈曲载荷有显著影响的参数主要有:壁板单层厚度、筋条腹板高度、筋条间距以及沿纤维方向弹性模量,在显著性参数服从正态分布下,屈曲特性也服从于正态分布。本文所采用的不确定性分析基本流程对有限元模型修正与复合材料加筋壁板设计具有指导意义。

碳纳米管/Nafion-联吡啶钌修饰的ITO固相电化学发光电极

将Nafion膜、多壁碳纳米管和发光试剂联吡啶合钌固定在ITO电极上,制成可以运用到毛细管电泳和微流控芯片电化学发光检测中的微型电致化学发光固定化电极.考察了电极的循环伏安特性、扫描速度对电极发光强度的影响,研究了该电极在检测三丙胺TPA中的电化学发光行为,得到了具有良好重现性的微型碳纳米管/Nafion复合膜修饰ITO电极.实验得到检测TPA的线性范围为(1.0×10-8~5.0×10-6mol.L-1),线性回归系数为0.9986,以电化学发光强度与噪声比值(S/N)为3时得到浓度检测限为2.6×10-9mol.L-1.

基于紧固件载荷变形曲线的结构有限元分析

讨论了紧固件载荷变形曲线数值分析方法,提出了基于紧固件载荷变形曲线有限元建模方法。利用三层搭接板试验结果,验证了基于紧固件载荷变形曲线的有限元建模方法有效性,并同工程中传统紧固件建模方法进行了对比研究。结果表明,采用紧固件载荷变形曲线的模型化方法更能模拟紧固件真实刚度,得的计算结果接近于试验实测结果。提出的模型化方法可为工程结构总体有限元分析或细节有限元分析中紧固件模型化提供参考。

微流控芯片检测技术的研究进展

本文简单总结了光学检测法、电化学检测法和质谱检测法三种微流控芯片检测技术,并介绍了近几年微流控芯片检测技术的研究进展。

碳纳米管／纳米普鲁士蓝修饰电极-微流控芯片安培检测单个大鼠腹腔肥大细胞中的抗坏血酸

单细胞分析有利于获得反映细胞生理状态和过程的更准确、更全面的信息，对研究细胞内信号传递和重大疾病的早期诊断等有重要意义。微流控芯片以其微通道，网络式结构，分析速度快等特点在细胞研究方面具有独特的优越性。测定肥大细胞中的抗坏血酸（AA）在生物学和临床医学上具有重要意义。在目前安培检测中，常用电极多为碳纤维电极（CFMEs）或金丝、铜丝等金属电极，而大量的由芯片分离出的组分在此类电极上或因过电势太高或因缺乏电活性而无法检测。