飞机管道疲劳性能仿真分析与试验验证

为解决实际工况中飞机管道疲劳性能问题,研究飞机管道安装应力环境下的疲劳寿命分析方法,首先,建立飞机管道有限元模型;然后,利用有限元软件ANSYSWorkbench对不同轴向装配偏差情况下的管道进行模态分析以及谐响应分析;进而,提取出管道危险点应力幅值,利用材料的S-N曲线进行疲劳寿命预测。最后,设计不同安装应力情况下的管道共振疲劳试验,并对仿真结果进行验证。仿真和试验的对比结果表明:根据仿真和试验得到的管道发生断裂的位置一致,两者管道疲劳寿命循环次数契合,随着轴向装配偏差增大,管道疲劳寿命逐渐下降。

单轴向与多轴向随机载荷下星载单机的疲劳损伤研究

基于随机振动频域理论,采用“3σ法则”和等效应力-应变的疲劳分析方法,对比研究单轴、多轴载荷下某星载单机的疲劳损伤,评估两种试验方案的等效性。结果表明:该单机对z向激励敏感,z向随机载荷造成的疲劳损伤远大于x、y向载荷;多轴向随机载荷作用下单机的最大等效应力、疲劳损伤累积均大于单轴向随机载荷作用;3个正交轴下的单轴依次振动替代多轴随机振动试验的等效方案为欠试验方案,需要从定量角度优化试验方案。

基于弹塑性力学的疲劳裂纹扩展速率的研究

基于增量塑性理论定义的J积分,结合试验和计算机仿真方法,研究建立基于弹塑性力学的裂纹扩展速率的方法,通过与基于线弹性力学的裂纹扩展速率曲线比较,基于增量塑性J积分的裂纹扩展速率曲线很好地描述了材料断裂力学性能特征,验证了ΔJ积分作为裂纹扩展驱动力参量的合理性,为进一步研究探讨裂纹扩展机制提供研究基础,并基于7N01铝合金试验数据提出了一种简单归一化模型,考虑了应力比对裂纹扩展速率的影响,适用于工程实际中估算材料的疲劳裂纹扩展寿命。

某动车组变流器风扇随机振动疲劳分析

以某动车组变流器风扇为研究对象,通过扫频试验确定风扇结构的固有模态,同时进行无极调速试验验证风扇结构满载运行情况下是否会发生共振。建立风扇结构的有限元模型,将模型的固有模态与扫频试验对比,确保模型的准确性。利用Dirlik法和Miner线性损伤累积准则对风扇结构进行随机振动疲劳分析,根据实验和仿真分析结果对结构进行仿真优化。分析结果表明:优化方案避免了共振现象的发生,疲劳寿命得到显著提高。

最小响应偏离度的振动夹具优化设计

为了解决夹具传递给试件的振动量级的输入严重不均匀和偏离参考谱加速度均方根值的现象,依据电动振动台多点控制原理和夹具频响函数特性,建立夹具优化计算模型。以某试件夹具设计为实例,依据Nastran软件计算夹具频响函数值,根据所建优化计算模型,求出夹具最优设计参数。优化结果表明,优化后夹具传力点处的响应均方偏离度及加速度均方根值的变动范围均小于传统方法设计的夹具所求值;同时,优化后的夹具振动试验测试结果表明,传力点处实测加速度均方根值的变动范围与夹具设计阶段优化后的计算值变动范围基本一致,这就证明该优化方法是可行的和实用的,可以为振动试验实施和夹具设计提供实践和理论指导。

振动加速因子试验方法研究

为了快速获得准确的加速因子,在对Palmgren-Miner疲劳累积损伤原理和随机振动宽、窄带应力作用下累积损伤分布特点研究的基础上,推导出随机振动应力作用下的加速因子计算方程,以此作为加速寿命方程同时结合加速寿命试验理论,设计并实施了样件的加速寿命试验。通过对试验数据的weillbull模型验证和最小二乘数据处理,获得了样件材料的振动加速因子。该试验方法为其他材料的加速因子的试验获取和环境振动试验条件的制定提供实践和理论指导。

窗式空调器管道振动的控制与疲劳寿命估算

针对窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题，从力和变形的角度分析比较了几种不同弯曲形状的管道的刚度和弯矩。并根据管道振动产生的疲劳损伤预估其寿命，最后研究了压缩机对管道激起的振动，提出了控制管道振动、降低噪声的技术方法。

宽带随机振动疲劳寿命的频域分析与试验对比研究

介绍了几种常见的宽带随机振动疲劳寿命频域估算方法,包括P.H.Wirsching窄带假设法,Dirlik法,Bi-modal法和简化的Bi-modal法等。并专门设计若干组具有明显双模态响应的悬臂梁随机振动疲劳试验,通过采集到的应变数据获得应力数据,采用上面介绍的各种频域估算方法估算试件的振动疲劳寿命,并与试验寿命比较,以此验证各种频域估算方法的适用性和估算精度。

含高频的载荷下飞机薄壁结构振动疲劳寿命分析

飞机结构在使用过程中常常会由于突风等振动载荷的原因发生疲劳破坏导致严重的事故。基于Dirlik疲劳寿命估算方法,通过对薄壁结构施加不同的载荷谱,结合结构的损伤计算和模态分析,研究了当飞机典型薄壁结构处于某种特殊的载荷环境中,可以同时激起其基频模态和某一高阶模态时,其振动疲劳寿命相对于只有基频共振时急剧下降的原因,并分析了这种高阶模态的特征。

环境振动试验传感器布置优化方法研究

为了快速获得最优的加速度传感器布置位置,依据电动振动台多点控制原理和夹具传递函数特性,建立了传感器布置优化计算模型。以一夹具为实例建立有限元模型,利用Nastran软件求出传递函数,然后,根据所建优化模型获得传感器最优布置位置,最后,通过夹具振动试验测试夹具与试品连接部位处的响应。测试结果表明优化方法所得的响应加速度均方偏离度明显小于传统方法,证明了该优化方法是实用和可行的,并能为环境振动试验中的传感器布置和夹具设计提供实践与理论指导。

非线性超声检测镁合金疲劳的仿真和试验

为了利用非线性超声检测AZ31镁合金的早期疲劳损伤,通过现有的本构关系建立了非线性超声检测有限元模型,计算了材料疲劳引起的内部微缺陷长度、数量和宽度变化对非线性超声系数的影响。计算结果表明,材料疲劳产生的微缺陷是产生二次谐波的原因,有限元方法可以有效模拟镁合金材料的超声非线性效应。进行了两个镁合金疲劳试件的非线性超声在线检测试验,研究发现,在镁合金疲劳早期,超声非线性系数随疲劳加载周数单调增加,但在疲劳后期出现了超声非线性系数减小的现象。试验结果表明,超声非线性系数对疲劳早期损伤非常敏感,可以用来表征材料的早期疲劳损伤程度,有限元计算结果与试验结果相吻合。

橡胶减振元件加速寿命试验的仿真研究

针对橡胶减振元件疲劳寿命试验时间较长的问题,采用计算机仿真开展了加速寿命试验研究。利用CATIA和ABAQUS软件分别建立了橡胶减振元件的三维实体及有限元模型,采用二参数的Mooney-Rivilin模型模拟橡胶材料。通过模态分析,结合橡胶减振元件的工作状态,确定了试验系统的极限加载频率。施加3种不同的随时间变化的位移载荷,对橡胶减振元件进行了瞬态动力学分析,获得了其应力分布,从而确定了易于发生疲劳破坏的危险部位。提取橡胶减振元件危险部位的应变值,利用Manson-Coffin关系,根据橡胶材料的应变幅-疲劳寿命关系曲线,确定了3种加载条件下橡胶减振元件的破坏周期。研究结果表明,在同样的累积损伤、疲劳破坏模型条件下,通过合理提高加载频率和加载等级,可以大大缩短橡胶减振元件的疲劳寿命试验周期。

汽车电器系统振动模拟试验寿命研究

为研究某汽车电器系统振动寿命,采用一种与用户相关的汽车试验场试验新规范开展试验场道路试验,利用加速度传感器法,采集试验场道路谱。对采集的道路谱作强化处理,根据处理后的数据进行汽车电器系统振动模拟试验,并运用图估计法分析模拟试验结果,建立此车型电器系统振动模拟试验寿命曲线图。结果表明,利用寿命曲线图计算汽车电器系统寿命里程,能大大缩短试验周期,具有一定的运用价值。

静载作用下的飞机结构振动试验研究

飞机结构在多种载荷联合环境下的振动试验技术研究成为当前考核飞机结构部件耐振强度的一个重要方面。笔者分别从试验的总体思路、试验系统的设计技术、以及静载的施加、静力及力矩平衡的形式、静载载荷的控制等方面探讨了振动环境与静载的联合加载试验技术。应用橡皮绳和气囊实现了静载的模拟,并利用虚拟测试技术完成某型号结构件的静载和振动环境联合作用下的结构动响应测试试验。

高频谐振疲劳机载荷测量误差建模分析及试验夹具优化设计

电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验过程中,对动态载荷的高精度测量和控制是保证试验结果准确性和系统工作稳定性的重要前提,夹具作为夹持试件和传递载荷的重要机构,对其进行结构优化显得尤为重要。建立了紧凑拉伸(CT)试件连接刚度模型和三自由度有阻尼振动系统动力学模型,得到了动态载荷测量误差理论表达式;分析了夹具刚度对动态载荷测量误差的影响,设计了不同结构刚度的试件夹具,并通过有限元方法计算其刚度,得到了不同结构夹具对动态载荷测量误差的影响结果;实验验证了优化夹具设计的合理性。

飞机典型结构件的声疲劳实验研究

飞机典型结构件为蒙皮、框和长桁组成的双向双加筋的九格壁板结构。利用高声强行波管系统,以典型试件中心格的第一阶频率为中心、1/3倍频程为带宽的窄带随机谱激励,再现壁板结构的声疲劳破坏方式。通过原始状态的典型试件的两次预试验,发现了原典型结构件的设计缺陷。采用三种方式对原结构框的两端进行了支持加强,得到各种支持状态下的声疲劳破坏形式。

面内荷载作用下混合型边界约束复合材料层合板的振动特性

本文研究—对边界为混合型约束时矩形层合薄板的振动特性问题。文中同时考虑中面荷载作用效应 ,给出了基于子域分解技术、单向 DQ离散格式和 Galerkin法的半解析算法 ,并通过算例讨论了混合边界构成、纤维铺设方式和面内荷载等对板振动特性的影响。

振动时效效果的振动评价

本文通过实验分析,揭示了振动时效前后材料微观组织的变化规律,研究了残余应力松驰与刚度变化间的相互关系,在此基础上,借助振动模态灵敏度分析,建立了一种评价振动时效效果的振动判据。

振动试验中的多台并激技术

介绍了一种新的振动试验方法:多台并激随机振动试验的微机控制方法,叙述了谱密度矩阵模拟原理;讨论了互谱设置、频响函数估计、时域随机化和均衡算法;报道了试验验证结果。

超声振动体的耦合振动研究

对一些典型的大尺寸超声振动体如圆柱体、空心圆柱体、长条形六面体和大矩形六面体 ,本文用通用有限元软件对耦合系数的分布进行了分析 ,并在耦合振动频率方程的基础上研究了耦合系数与耦合振动的强度之间的关系。