直升机尾传动轴弹体冲击动力响应与失效破坏

直升机在低空作战时,尾传动轴易被地面高射枪弹击中产生弹击损伤。为获得弹体入射角度和速度对尾传动轴动力响应与失效破坏的影响,本文中建立了尾传动轴弹体冲击动力学有限元模型,结合实验验证了有限元模型的准确性,分析了弹体在不同入射角度和速度下尾传动轴的失效破坏规律,计算了弹体不同入射角度下尾传动轴凸面和凹面的临界穿透速度,得到了弹体入射角度、速度与2次冲击力峰值及其时间间隔函数变化关系,提出了一种弹体冲击参数估算方法。分析结果表明,尾传动轴的失效破坏形式呈向后翻转的花瓣型,射出孔损伤比射入孔更大;其凸面和凹面临界穿透速度随弹体入射角度的增大而增大,弹体速度远大于凸凹面临界穿透速度或正冲击时,弹道轨迹无明显偏转;冲击力峰值随弹体入射角度的增大而减小,随弹体速度的增大而增大,而2次冲击力峰值时间间隔随弹体入射角度的增大而增大,随弹体速度的增大而减小;基于2次冲击力峰值时间间隔和弹道轨迹路程能有效计算弹体冲击参数,误差在5%以内。这将为在线监测尾传动轴弹击状态提供参考依据,确保直升机在严酷战场中的安全飞行与任务执行。

基于压电纤维传感器应力波方向检测的结构冲击定位研究

冲击定位监测是飞行器结构健康监测的重要研究课题。基于应力波方向检测的冲击定位方法可有效克服传统的到达时间方法依赖波速的应用局限性,适合飞行器复杂结构的冲击定位监测。本文分析了压电纤维对冲击应力波的响应特性,针对板结构冲击应力波信号具有宽频、频散与多模态成分混叠等特征,采用Shannon复数小波变换提取应力波能量峰值窄带信号,通过仿真与实验研究表明低速冲击板中产生的应力波主能量成分为A_(0)模态Lamb波;基于压电纤维对Lamb波的方向响应特性,优化制备了45°“应变花”结构的压电纤维传感器,以能量峰值窄带Lamb波传播方向表征应力波传播方向,提出了基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法。实验结果表明提出的基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法准确有效,平均距离定位误差为17.2 mm。研究成果提供一种应力波方向传感器及不依赖应力波波速的结构冲击定位方法,具有一定的理论研究意义和工程应用价值。

基于压电纤维传感器Lamb波方向检测的裂纹识别方法

利用压电纤维传感器较强的Lamb波方向检测能力,结合层析成像方法的基本原理,分析不同入射波方向下裂纹散射场信号差异系数CSD变化规律,提出一种基于压电片和压电纤维传感器阵列的裂纹识别方法;针对裂纹散射信号存在的频散、噪声和波包混叠现象,利用汉宁窗调制的5周正弦激励波函数构建非频散和频散字典库,提出改进的双重匹配追踪算法进行微弱散射信号分解。研究结果表明:本文提出的裂纹识别方法准确有效,裂纹定位结果精度较高;研究成果能够为压电纤维传感器应用于工程实际结构裂纹检测提供传感阵列布局方案和无需波速的识别方法。

压电纤维布置结构对Lamb波方向识别的影响研究

由于压电纤维对Lamb波具有良好的方向传感特性,采用类似"应变花"的压电纤维传感器能够实现Lamb波方向检测。针对常见的45°直角形、135°直角形、60°三角形和120°三角形等4种结构形式,开展理论、仿真和实验研究不同压电纤维传感器布置结构对Lamb波方向识别精度的影响。根据压电方程和Lamb波传播衰减特性,理论推导了窄带激励下压电纤维对A0模式Lamb波的传感响应方程,定义基于3根压电纤维响应幅值的误差函数来估计Lamb波方向;利用ANSYS软件开展压电耦合仿真分析获得不同压电纤维传感器的响应信号,并开展了相应的实验测试,采用匹配追踪算法进行信号分解并提取其响应幅值;根据误差函数和响应信号对Lamb波方向进行识别,对比并讨论了仿真和实验误差产生的原因。分析结果表明:4种压电纤维布置结构的识别误差取决于压电纤维长度与布置角度、激励频率、实验压电纤维的粘接等情况;从总体误差大小来看,135°直角形结构方案最优,误差小于4%;60°三角形略优于45°直角形结构,误差小于8%;由于120°三角形结构整体尺寸较大,其识别误差最大,这将为压电纤维传感器结构设计提供了一定的理论依据。

基于压电纤维传感器的Lamb波传播方向识别

利用压电纤维对Lamb波传感的良好方向性,将3根压电纤维按0°,45°和90°布置并固化在聚合物基体中,制成压电纤维传感器用于检测Lamb波传播方向。理论推导了窄带激励下压电纤维对Lamb波的方向传感响应特性,通过压电耦合仿真分析和实验测试研究了不同频率下压电纤维的方向传感特性,提出了一种基于误差函数的主应变方向估计方法,分析对比了直角三角形(0°,45°,90°)、Y形(0°,120°,240°)和等边三角形(0°,60°,120°)3种压电纤维布置方案下主应变方向识别结果。研究结果表明,压电纤维传感器具有良好的Lamb波传播方向检测性能,可为无需Lamb波波速的缺陷识别方法提供传感技术支持。

Life prediction for rolling contact fatigue crack initiation of kiln wheels

这份报纸关于轴行偏转调查火炉车轮的滚动接触疲劳，它与车轮上的应用支持的负担是线性的。为有弹性的临时的便床，塑料临时的便床和 ratcheting 材料回答的疲劳裂缝开始标准被使用与轴的行偏转的二个集合估计车轮回答。有限元素模拟被使用双线性的材料模式为执行非线性、运动学在 ANSYS 11.0 变硬。由从不同 critera 比较结果，低周期的疲劳是支配的失败，这被显示出。从不同的轴的线偏转的结果显示最佳调整罐头极大地提高支持的结构的整个生活。

变厚度板中Lamb波传播的模态转换特性

针对常见的阶梯型、斜面型和圆弧型厚度变化形式,定义倾斜角/弦切角为基本变量,采用有限元软件ANSYS分析了激励A0模态传播特性,研究了模态转换后产生的A0和S0模态反射系数和透射系数随角度变化的规律。分析结果表明,随着倾斜角/弦切角的增大,A0透射系数逐渐减小,A0模态转换产生的反射和透射的S0幅值随之增大,不同激励频率下A0模态的模态转换特性存在差别,并且圆弧型和斜面型变厚度结构的反射系数和透射系数存在一定的差值。为变厚度板结构缺陷检测的Lamb波散射信号分析提供了理论依据,有利于提高变厚度板缺陷识别的准确度。

宏纤维复合材料作动器非对称迟滞建模与前馈线性化控制研究

宏纤维复合材料(Macro fiber composite,MFC)具有柔性高、驱动力大、机电响应快等优点被广泛应用于柔性结构精密变形控制,但其固有的非对称迟滞非线性特征严重影响控制精度。基于Sigmoid函数的凹凸形特征构造了非对称改进Bouc-Wen模型,采用信赖域反射法和异步粒子群优化相结合的混合算法对模型参数进行辨识,开展MFC作动器前馈线性化控制应用研究。结果表明,改进Bouc-Wen模型能够准确描述MFC作动器非对称迟滞特征,相对经典Bouc-Wen模型,改进Bouc-Wen模型对MFC在0.1 Hz、1 Hz、5 Hz下迟滞曲线拟合的相对均方误差分别降低了73%、71%、52%。非对称修正算子在电压加载和卸载阶段均呈现出凹凸组合修正方式,在电压加载阶段以凹修正为主,卸载阶段以凸修正为主。基于修正Bouc-Wen迟滞逆模型的前馈补偿方法对正弦波和三角波位移跟踪均具有较高的控制精度。

裂纹倾斜角度对非线性Lamb波二次谐波的影响

非线性Lamb波二次谐波法常用于检测板结构早期裂纹。针对板结构中不同倾斜角度裂纹的检测问题,采用有限元软件建立含裂纹接触非线性的铝板模型,分析了贯穿和非贯穿裂纹作用下非线性Lamb波二次谐波特性,定义二次谐波非线性系数,研究不同裂纹倾斜角度下二次谐波非线性系数的分布规律。分析结果表明裂纹接触非线性作用会使Lamb波产生模态转换,二次谐波非线性系数随着倾斜角度的变化在周向分布上具有明显的指向性,且与裂纹的贯穿形式密切相关。这将为板结构早期裂纹的非线性Lamb波谐波检测提供理论依据,有利于提高裂纹识别准确度。