三棱直线桁架的连续体等效及承载特性研究

随着大型装备制造及航天工程的发展,桁架在结构轻量化设计中的作用越来越显著。针对桁架结构各方向上不同的承载需求,利用连续体等效方法研究了三棱直线桁架的承载特性。考虑桁架截面特征,基于能量等效原则将离散桁架等效为连续介质梁模型,获得连续介质梁模型的等效刚度和等效质量,对比验证了桁架结构的数值计算频率和等效梁模型的理论推导结果,研究了在改变桁架横截面边长比例时其横向弯曲刚度和频率的变化趋势,分析了单胞形式对桁架横向弯曲刚度及频率的影响。研究结论对桁架结构在工程中的应用有一定的指导意义。

自适应桁架结构振动控制中主动构件的最优配置

主动构件的最优配置对于自适应桁架结构的设计和振动控制十分重要。为了确定主动构件在自适应桁架结构中的配置，通过引入闭环模态耗散能因子概念，来评价主动构件在结构振动阻尼控制中引入的结构模态主动阻尼的相对大小，由此建立主动构件配置多目标优化问题，并通过一平面自适应桁架结构优化数值计算。

质点与Euler-Bernoulli梁任意点撞击问题的解析解

研究梁结构受质点横向弹性碰撞问题,把碰撞问题看成系统振动问题,并用直接模态叠加法(DMSM)求解。撞击点位于梁上任意位置,分别假设梁的左右两部分的挠度函数,根据初始条件、连续性条件和边界条件得到系统对应的频率方程,然后由杜哈梅(Duhamel)积分获得简支梁受横向碰撞时的解析解。算例讨论撞击力、挠度和弯矩的收敛性,也给出这些量随时间变化的曲线。结果显示DMSM方法的有效性并能够进一步推广。

结构撞击响应的一种弹性模型及其精细求解

在弹性撞击问题的经典有限元解法中,通常将靶体和撞击物独立考虑。该文基于把靶体和撞击物看成一个整体的思想,将撞击问题转化为振动问题,进而对于考虑和不考虑接触刚度的情况,分别使用有限元法建立了结构撞击问题的弹性模型,得到了离散后的动力微分方程,并利用精细积分方法给出了问题的动态响应解。算例表明所用方法能够滤去低阶有限元导致的虚假高频模态;另外,精细积分法还具有受时间步长限制小、精度高和无条件稳定等特点。

由纵向振动引起的质点与圆锥形杆碰撞问题的解析解

给出细长圆锥形的截面杆受到质点纵向碰撞时的精确解析解.提出了一种新方法用于分析质点_圆锥形杆碰撞,使用了叠加法给出杆的响应.其结果可验证数值解和其他解析解.所提出方法的优点之一是响应解的解析形式简洁.结论是质量比和一些描述杆几何形状的变量,如倾斜度、杆长和半径在撞击分析中具有重要作用.

弹性撞击作用下弯扭耦合梁的动力响应

对于质量块以一定初速度撞击悬臂梁端部问题,基于弯扭耦合Timoshenko梁模型,把质量块与悬臂梁作为一个整体振动,动力响应以Duhamel积分表示,使用模态叠加法给出动力响应与撞击力的结果。对于悬臂梁受质量块撞击的算例,分别分析了弯扭耦合梁、弯扭耦合系数很小的梁和各向同性Timoshenko梁,对比讨论了撞击力结果。

智能桁架结构机电耦合有限元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发，建立了智能桁架结构的机电耦合有限元动力方程。由此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函数，并给出结构模态参数识别方法，提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励源的结构模态测试新理论。最后，用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型，有限元计算与实验结果的一致性很好。

桁架结构尺寸和形状协同优化方法研究

在满足特定规范和约束条件下,设计出重量最轻的结构具有重要的工程意义。提出一种桁架结构形状、尺寸并行协同优化方法,该方法将桁架结构优化问题拆分为形状优化和尺寸优化两个子问题,通过并行协调实现尺寸设计变量和形状设计变量同时达到最优解;完成了三个典型桁架结构形状优化算例,结果表明:该方法对于桁架结构形状优化可行,且算法简洁,收敛快。

某飞机主减速器后撑杆焊缝断裂原因分析

对某飞机主减速器后撑杆焊缝疲劳断裂原因作了分析。结果表明， 焊缝疲劳断裂是由于手工焊接时工艺控制不当， 使得焊缝局部受到较严重过热， 造成组织粗大， 导致焊缝局部疲劳强度降低。

直升机武器挂架飞行载荷研究

通过对武器挂架结构受力分析,确定挂架结构关键受载剖面,并粘贴应变计。通过地面标定试验和飞行试验,获得武器挂架应变/载荷动态值和静态值,分析了挂架载荷随直升机典型飞行状态的变化规律,为武器挂架的结构改型、寿命评估、编写相关的技术说明书提供依据。

直升机主桨变距拉杆鸟撞验证技术

鸟撞对航空器的破坏往往是灾难性的。作为低空域航空器的直升机发生鸟撞的概率很高,特别是其高速旋转的旋翼系统部件如主桨叶变距拉杆,发生撞击时与鸟的相对速度大,极可能产生导致功能失效的严重危害。按照民用航空器适航条款的规定,采用鸟撞仿真分析和试验验证相结合的方法,准确评估主桨变距拉杆的抗鸟撞性能。

杆和板弹性正碰撞的瞬态响应

把分析质点和结构碰撞问题的方法推广用于分析杆结构和板结构的弹性碰撞响应问题。并且对各种边界条件的杆、板碰撞问题进行了规一化处理。从而进一步说明了用模态叠加法求解结构弹性撞击载荷的可行性。

桁架拓扑优化几何稳定性判定法和约束方案比较

为提高桁架结构几何稳定性的判定准确度和桁架拓扑优化结果的工程实用性,对桁架结构几何稳定性的判定方法和桁架结构拓扑优化问题中3种几何稳定约束方案的有效性进行了比较研究。首先结合简单桁架示例,对比了判定桁架结构几何稳定性的几种方法,给出评估桁架结构几何稳定性的一种简单流程;然后对处理桁架结构几何稳定性的3种常见约束方案,给出了对应拓扑优化问题的一个统一的半定规划(SDP)模型;最后结合算例讨论了3种几何稳定约束方案下的拓扑优化结果,说明了不同方案的有效性。结果表明,考虑附加载荷或全局稳定约束均不能保证优化后桁架结构的几何稳定性,但在约束值合理设置的情况下,考虑基频约束则可以保证。

结构功能一体化雷达天线变形检测方法研究

为解决传统结构仅用作支撑和力传递、功能较为局限,以及服役中一体化天线与载荷高度耦合引起变形的问题,提出了一种兼具天线电磁功能和结构承载能力的新型结构功能一体化天线。将变形检测技术应用到一体化天线中,建立了机电耦合模型实施性能补偿;开展了光纤原理和结构分析,建立了光纤光栅形变量与天线结构形变量之间的关系,提出了一种基于三芯光纤光栅传感器串法网络的天线结构变形检测方法,解决了变形检测难度大、精度低的问题;在一体化天线变形检测实验平台上对光纤光栅测量方法的准确度进行了评价,进行了光纤光栅测量与摄影测量结果的对比试验。研究结果表明:光纤光栅测量的位置误差,除个别点误差较大之外,其他均在10%以内,在可接受的误差范围,满足后续天线性能补偿要求。

钎杆试样抗弯强度计算方法的探讨

本文在ＧＢ９７７－６７的基础上结合材料力学的原理与方法，推导出了钎杆试样在各种情况下抗弯强度的计算公式．分析了椭圆度、断口位置偏移、锥度等因素对抗奇强度计算的影响在计算数据误差分析得知断口位置偏移的影响较大．

等厚度楔形杆的应力分析

本文将应力场分为基本应力场和修正应力场两个部分。基本应力场的应力σ_x用勒让德级数展开,级数的前两项系数用截面法确定;其他应力τ_(xy),σ_y由平衡方程和侧表面边界条件确定;再用余能原理确定其余各项系数。由于该级数收敛很快,故可得到封闭解并能给出该解的应用范围,为精确满足自由端的静力边界条件,又引入一个从自由端到固定端迅速衰减的修正应力场,该应力场的应力在自由端等于已知外力与基本应力解之差。其确定方法与基本应力场相同,它也有一个封闭解。将以上两应力场相加卽可得到满足全部边界条件的解。

基于径向基函数代理模型的M形杆刚度优化

在航天任务的执行中,超弹性杆主要用于大型空间可展天线和太阳帆等展开和支撑。为了提高超弹性杆在展开状态下的刚度,提出了一种新型M形超弹性杆,并对M形超弹性杆的刚度进行了研究。采用ABAQUS建立M形超弹性杆的弯曲、压缩和扭转的有限元模型,利用显示动力学法对屈曲过程进行非线性数值模拟。采用全因子法进行实验设计,利用径向基函数(RBF)建立M形超弹性杆屈曲过程性能参数的代理模型。以弯曲刚度、扭转刚度和压缩刚度为优化目标,以质量为约束,选取黏结段长度和内侧带簧片圆心角为自变量建立优化模型。采用粒子群(PSO)算法进行M形超弹性杆参数优化,得到最优刚度下,黏结段长度为7.894 5 mm,圆心角为26°,并且得到刚度随其变化规律。

用边界元法计算变截面变轴力柱的屈曲

1.变截面变轴力柱屈曲计算的边界元法 变截面变轴力柱的挠曲方程的一般形式为式中 E——弹性模量;W——挠度;I()——截面处的横截面惯性矩;P()——截面处的轴向压力;——轴向坐标。 (1)式是非线性常微分方程,本文采用微分方程分解法,将(1)式分解成两个二阶变系数常微分方程。

杆结构故障诊断中的一个实用算法

针对裂纹一类的结构故障诊断问题,本文提出一种新的杆结构故障诊断模型,并给出一个实用算法,通过数值模拟研究,表明方法是可行的。

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。