干扰弹发射过程中飞机弹舱结构损伤研究

针对发射干扰弹时飞机弹舱腹板可能出现损伤的情况,对弹舱腹板受载情况和动力学响应进行了分析。开展了干扰弹发射时的冲击波载荷和金属腹板响应原理试验,对试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较吻合,并进一步分析了实际弹舱腹板结构在冲击波作用下可能出现的最大响应。根据弹舱空腔结构的非定常流场仿真所得的脉动压力功率谱密度载荷,计算了弹舱腹板在不同飞机构型脉动压力作用下的应力均方根值。分析结果表明:弹舱空腔结构所产生的脉动压力是造成弹舱腹板结构损伤的主要原因。根据分析结果,给出了干扰弹舱结构改进建议。

不同铺层角度复合材料Ω形柱的吸能特性

复合材料Ω形柱在碰撞吸能和轻量化方面具有一定的应用潜力,为研究铺层角度和加载速率对复合材料Ω形柱吸能性能的影响,开展了碳纤维复合材料Ω形柱的轴向压缩实验,深入分析了其吸能评价指标及破坏机理。主要研究内容及结果如下:进行了3种铺层角度([0/90]3s、[0/45/90/-45]3和[±45]3s)Ω形柱的准静态和动态压缩实验研究。准静态加载时,[0/90]3s和[0/45/90/-45]3铺层角度试样均表现为渐进破坏,而[±45]3s铺层角度试样表现为非稳态破坏,破坏模式的不同导致其比吸能约为前2种铺层试样的1/2;动态加载时,3种铺层角度的Ω形柱均表现为渐进破坏,且比吸能较为接近。其中,[0/90]3s和[0/45/90/-45]3铺层角度Ω形柱在动态加载时的比吸能较准静态分别降低了29.70%和20.97%,而[±45]3s比吸能较准静态提高了46.10%,破坏模式的转变是其比吸能提高的主要原因。准静态加载时,铺层角度对Ω形柱比吸能有一定影响。而动态加载时,加载速率的影响占主导地位,铺层角度影响较小。

飞机典型结构累积毁伤效应及毁伤机理

飞机在高速武器攻击下的生存力是至关重要的。这一仿真研究的主要目的就是研究某型飞机在未来空中可能遇到的武器威胁。通过模拟研究典型战斗部爆炸产生的冲击波和破片对飞机典型部位的高速冲击毁伤,得出一些有应用价值的结论。本研究针对冲击波单独加载、先冲击波加载-后破片侵彻、先破片侵彻-后冲击波加载3种混合作用模式,分析不同作用模式对结构整体变形和局部破坏的影响规律,探明破片与冲击波混合作用下的典型结构累积毁伤效应。本研究基于FEM-SPH自适应耦合算法,建立了高拟真度飞机典型结构的数值毁伤模型,并开展试验对模型进行了有效性验证。数值仿真研究中,以某典型战斗部为背景,进行了球形破片杀伤元和不同爆炸比距离冲击波杀伤元下飞机典型结构损伤的对比;讨论了钛合金结构不同的损伤情况;最后分析了飞机结构典型毁伤模式、损伤转化条件以及损伤机理。结果表明:在高速破片和冲击波联合毁伤情况下,飞机结构战斗损伤与交会条件高度相关;在冲击波的预先加载下,金属结构出现大范围塑性变形区,后破片侵彻损伤形式多表现为剪切损伤和撕裂损伤。随着冲击波比距离增加,金属结构出现大范围撕裂分离现象。经过冲击波加载下的金属结构强度明显降低,破片剩余速度和剩余质量明显高于单独侵彻情况。而后加载的冲击波会对侵彻产生的破口毁伤形貌进行二次改变,出现边缘撕裂和裂纹拓展现象。本研究结论可为飞机防护性设计提供参考,为部队抢修演练战伤预置提供基本输入。

舰载机全机落震试验机翼升力模拟方法研究

舰载机全机落震试验机翼升力模拟是在实验室测试飞机着陆载荷时,给飞机动态施加飞机着陆时刻机翼升力,模拟飞机着陆真实受载,机翼升力施加是否合理是全机落震试验成功与否的关键技术。给出了全机落震试验机翼升力模拟准则,提出了一种适用于全机落震试验的模拟机翼升力加载方法。根据该方法介绍了机翼升力加载装置设计原理,并对设计的机翼升力模拟装置进行了力学性能测试。将此方法和装置应用于某型飞机全机落震试验中,分别从施加模拟机翼升力大小、飞机姿态影响、下沉速度影响和着陆能量吸收四个方面对全机落震试验机翼升力模拟方法进行验证和评估。试验结果表明,该方法符合全机落震试验升力模拟准则,可用于舰载机全机落震试验。

拦阻钩缓冲器动力学性能试验研究与分析

开展了舰载机拦阻钩缓冲器动力学特性研究,提出了舰载机拦阻钩缓冲器动态力学特性及拦阻钩系统冲击性能试验方法,搭建了试验系统,进行了拦阻钩系统垂向冲击试验,揭示了拦阻钩缓冲器阻尼力随行程的变化规律。结果表明,缓冲器初始充填压力较小时,不利于拦阻钩顺利挂索,通过提高缓冲器初始充填气体压力,可以有效提高拦阻钩止转性能,有利于拦阻钩顺利挂索。将缓冲器动态阻尼特性曲线引入冲击环境下的拦阻钩纵向运动分析模型,对拦阻钩反弹高度计算结果与试验实测数据进行比较。结果表明,反弹高度计算曲线有效地反映了拦阻钩钩头的运动特点,计算结果在弹跳高度和弹跳时间上均大于试验测试结果,分析说明了计算误差产生的原因。

舰载机前起落架突伸性能试验研究

现代航母舰载机多使用弹射起飞方式,在弹射起飞行程末端,前起落架突伸是一种增加舰载机离舰迎角,提高飞行安全的重要技术手段。设计了一种适用于弹射起飞舰载机起落架突伸性能测试试验方案,搭建了试验系统,并对某型飞机前起落架突伸性能进行了试验验证,对起落架突伸过程进行了分析。通过改变试验初始条件,分析了影响起落架突伸性能的因素,并给出了定量描述。建立了双气腔油气式起落架动力学模型,对某型飞机起落架典型工况突伸性能进行数值模拟,将数值计算结果与试验测试结果进行对比。利用动力学模型对起落架缓冲性能进行计算校核,给出了不同初始条件下起落架缓冲性能变化趋势和数量。结果表明,对于双气腔油气式起落架,起落架突伸性能提升往往会导致起落架缓冲系统效率降低和最大着舰载荷增大。在弹射式舰载机起落架设计时,必须综合考虑突伸性能和缓冲性能。

无人机全机着陆试验系统设计及应用

伞降回收是无人机重要的回收方式之一,回收系统的有效性需通过全机着陆试验予以验证。针对小型伞降无人机回收的技术特点,提出了此类无人机全机着陆试验方案。搭建了适用于伞降着陆方式无人机全机着陆试验平台和测试系统。解决了无人机全机着陆试验中机械系统设计和测试系统搭建等技术难题。利用全机试验平台成功进行了某型无人机全机着陆试验。试验结果表明:该试验系统工作稳定、可靠,可用于无人机着陆过程中起落架受载、吸能测试,机体强度验证和全机振动响应等结构性能考核。

考虑机体动力特性的前起落架摆振分析

以某型客机为对象,研究了飞机滑跑时前起落架的摆振稳定性问题。首先建立了考虑机体动力特性的起落架摆振动力学方程组,之后将某型客机参数带入方程组求解得到了该型机前起落架滑跑临界阻尼、临界速度及发生摆振的频率范围。研究结果表明,该机滑跑时出现的摆振失稳问题为减摆器阻尼不够而引起的轮胎型摆振,且该摆振与机体振动模态形成了耦合共振,可以通过增大减摆阻尼避免此问题。同时,还研究了机体结构弹性、轮胎刚度对起落架摆振特性的影响规律。起落架摆振临界速度、最大临界阻尼值及摆振频率随着轮胎扭转及侧向刚度的增大而增大;而机体弹性使飞机起落架的摆振频率更低,且摆振稳定区变小,更易发生摆振现象。因此在研究现代新型大型客机起落架摆振稳定性问题时,不能忽略机体动力特性的影响。

工程分析中爆炸冲击载荷的计算方法

针对工程分析中爆炸冲击载荷计算的Conwep方法进行研究,根据爆炸冲击波传播特点,基于流动动力学数值模拟,总结和分析了爆炸冲击波从产生到传播的各个阶段中,压力、冲量、持续时间等影响参数的理论和经验公式,获得不同比例的入射压、反射压等冲击波参数,计算了Kingery和Bulmash经验模型参数,重构了爆炸波模型。并通过该方法对爆炸载荷作用下1050A-H14铝板的计算数据和试验结果进行了对比分析,验证了本文的ConWep算法的准确性,为工程分析爆炸冲击载荷计算提供了参考。

旋板式磁流变减摆器结构设计

为解决传统油液式旋板减摆器存在的结构复杂以及被动调节阻尼力等问题,采用压差与剪切联合作用的工作模式,设计了一款基于磁流变效应原理的旋板式减摆器。首先,依据减摆器的基本要求进行了结构与磁路的设计,再通过建立力矩模型计算该减摆器的阻尼力矩,按照能量等效的原理计算相关参数,并通过黏性当量阻尼系数与厂方提供的数据相比较来衡量性能好坏。最后利用ANSYS Workbench软件对此模型进行三维磁路仿真与运动仿真分析,验证了本设计的合理性,实现智能快速减摆,为以后的结构定型奠定了基础。

基于落震试验的油—气式起落架气体压缩多变指数变化规律研究

气体压缩多变指数是油气式起落架缓冲性能计算中的重要参数。通过对某型飞机油气式起落架落震试验中气腔压力数据的监测,对不同落震投放高度下气体压缩多变指数进行识别。利用最小二乘法,对多变指数变化曲线进行三次拟合,得出活塞杆压缩过程中气体多变指数的变化规律。本文建立了某型飞机起落架落震试验仿真分析模型,将拟合曲线引入仿真计算模型,对比了定常多变指数计算模型和非定常多变指数计算模型仿真结果。相对于定常多变指数模型,非定常多变指数计算模型仿真结果和试验对比误差小于定常多变指数计算模型,提高了仿真分析精度。

舰载机全机落震试验方法

舰载机全机落震试验是在实验室环境下测试舰载机着舰时结构动态载荷、动态响应以及机载设备冲击环境下功能可靠性的重要试验手段。本文提出了舰载机全机落震试验的试验方法,并对试验过程中机翼升力模拟、试验件下沉速度控制、试验件航向速度模拟及机体动态载荷测试等试验过程中的关键技术问题提出了解决方案,并通过试验对技术方案进行了验证。最后通过全机落震试验系统验证了试验方法的可行性及有效性,为舰载机着舰动态载荷及响应的测试提供了可行的试验方法,并为舰载机研制提供可靠的试验数据。

金属材料绝热剪切带形成机制及多尺度模拟研究进展

韧性金属受冲击时,绝热剪切带(adiabatic shear band,ASB)成为一种重要的变形失效机制.力-热耦合作用下,在极窄的区域内热塑性失稳的发生使得裂纹沿带内或边界迅速扩展而引发失效.在时空上,ASB极端的小尺度给实验研究带来了巨大的挑战.长久以来,学界仍尚未全面认识这一特殊的力学行为,但大量研究工作仍取得了诸多突破性的进展.在实验方面,高速、高分辨率测试技术的应用令人们更加清楚地看到ASB起始和扩展的过程,进而认识到不同影响因素的作用,特别是厘清绝热温升与局部变形之间的关系等.同时,近年来学者已经归纳出多种解释ASB发生的软化机制.此外,在数值分析方面,也提出了很多种有效的模拟方法帮助我们理解ASB的形成过程.除了宏观尺度模型,在不同微观尺度模型中引入各种微观机理的作用,独立地研究不同微观变量对动态力学行为的影响,能够极大地促进人们对ASB的认识.本文结合西北工业大学冲击动力学与工程应用研究团队近年来针对绝热剪切失稳行为取得的多项研究成果,总结了其他多种针对不同微观特征金属材料所提出的ASB形成机理,系统地梳理了目前应用于ASB研究的多尺度模拟方法及其研究进展.最后,对该研究领域存在的问题和未来重点关注的研究方向进行了讨论和展望.

静载和爆压作用下某跌落塔力学分析

利用ABAQUS有限元软件分析了某跌落塔结构在给定静载作用下的力学响应,同时基于半无限空间爆炸相似律公式计算了30 kgTNT爆炸超压对跌落塔结构的影响,分析结果表明在给定静载作用下跌落塔结构承受载荷较小,承受最大Mises应力为5.91 MPa,塔体结构单根支柱所承受的最大拉伸载荷约为4.3 MPa,最大压缩载荷约为4.6 MPa;30 kg TNT在跌落靶面爆炸产生的超压对跌落塔结构作用较小,不会对跌落塔结构安全造成影响;同时讨论了风、雪压对塔体结构的影响,表明塔体结构设计过程中需考虑严酷的自然环境影响因素.

基于DSCM的动态位移测试研究及应用

将高速摄像技术和基于光测实验力学的数字散斑相关方法（DSCM）相结合，搭建了基于白光数字散斑相关方法的非接触式动态位移测试系统，并基于MATLAB平台开发了一套DSCM数据处理程序。并将此方法应用于某型无人机全机着陆试验中动态位移测量中，试验结果表明，此系统可以对动态试验位移进行有效监控。

基于变形场观测的材料损伤测量方法研究（二）

将数字散斑相关方法（DSCM）引入损伤变量测量研究中，提出了基于实验观测变形场的脆性材料损伤反演分析方法的技术路线。设计了一套对脆性材料损伤识别的试验和计算方案。反演结果表明此方法可以有效的反演脆性材料的损伤破坏过程，为研究复杂航空材料或结构的损伤演化提供了新的途径。

基于变形场观测的材料损伤测量方法研究（一）

将数字散斑相关方法（DSCM）引入损伤变量测量研究中，针对传统损伤变量测量方法中的不足，发展了基于变形场分析的材料损伤变量测量方法。相对于传统的测量方法来说，此种方法可非接触地完成测量，并且同时可获得试件观测区域表面的变形场，实验准备和数据处理简单，具有一定的优越性。

基于matlab的起落架落震试验数据处理方法

摘要：起落架落震试验是采用自由落体方式，模拟飞机着陆过程中起落架接触地面受到撞击的一种动力特性试验。试验方案多、信号通道多、数据量大是这种试验的特点。依据试验采集到的数据以判断飞机起落架缓冲性能是否满足设计要求。在数据处理中涉及信号去噪、滤波等的处理。运用matlab语言的矩阵运算功能和强大的数据处理函数包进行试验数据处理，其程序简洁，调试方便，大大提高了工作效率。