基于模态参数及小波变换的旋转梁结构损伤识别

本文采用旋转悬臂梁模型模拟旋翼直升机桨叶结构,并对其开展损伤识别问题研究.首先,基于有限元方法,采用Hamilton变分原理,建立旋转结构的动力学模型,通过对比理论和实验的结果验证模型的正确性.其次,利用不同模态参数(位移模态、应变模态)对旋转悬臂梁结构进行损伤识别研究.最后,针对位移模态,基于小波变换的奇异性分析特性,研究通过小波系数辅助损伤识别的方法.计算结果表明,对于旋转结构,应变模态的损伤识别效果较好,而位移模态若结合小波变换的奇异性分析,同样可以实现较为准确的损伤识别效果.

共轴刚性旋翼低阶动载荷特性分析

针对共轴刚性旋翼低阶动载荷问题开展分析研究.建立考虑升力偏置的共轴刚性旋翼气弹配平计算方法,建立含干扰因子的共轴双旋翼气动干扰模型与考虑双旋翼构型的旋翼动力学模型,最终集成共轴双旋翼考虑升力偏置的共轴刚性旋翼气弹配平模型.在分析前进比、转速以及升力偏置参数影响下的旋翼低阶挥舞、摆振弯矩变化特性中发现:在大前进比状态下,桨根挥舞、摆振弯矩大大增加,且均以2/rev谐波载荷为主;而施加升力偏置使得挥舞1/rev谐波载荷增加,而2/rev谐波载荷降低,能整体抑制摆振弯矩.

岩石弹性模量贝叶斯分布估计方法与硬粱包地下洞室变形概率分析

使用传统方法确定岩石弹性模量的概率分布需要大量的试验,这阻止了可靠度方法在地下工程中的推广。为了克服这一问题,本文结合贝叶斯框架提出了一种利用压缩波速推断岩石弹性模量概率分布的新方法。首先,用随机变量表示岩石的压缩波速和弹性模量,将传统回归模型转化为不确定模型,同时考虑了传统回归模型存在的转换不确定性。然后,将得到的不确定模型引入贝叶斯框架,在先验知识和试验数据的条件下共同确定弹性模量的后验概率分布,并引入马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)对得到的后验概率分布进行采样。将该方法应用于硬梁包水电站花岗岩的弹性模量估计,基于随机有限元法获得主厂房的位移概率分布。

外物形状对发动机叶片中残余应力场的影响分析

综合运用显、隐式有限元算法对航空发动机叶片进气边受不同形状外物的撞击进行数值分析,在Ansys/LS-DYNA中进行不同形状外物撞击的瞬态显式分析,然后通过显—隐式算法的转换,获得受不同形状的外物撞击后叶片中的残余应力场分布。结果表明,外物的形状对叶片所受的损伤是有影响的,外物撞击部位的形状越尖锐,撞击叶片后叶片中分布的最大残余拉应力值越大,导致叶片的抗疲劳强度受削弱较大;几何外形相近的外物撞击后,叶片中的残余应力场分布趋势相近。

一种简便的隔热涂层残余应力分析方法及结果讨论

从涡轮叶片隔热涂层等离子喷涂的工艺过程中残余应力形成机理为出发点，通过对喷涂过程进行合理的分析和简化，并结合有限元方法，给出了一个可行的隔热涂层残余应力分析简便方法。最后通过算例，进行了分析讨论。

膜扑翼飞行器的变形研究

最近昆虫翼的变形成了研究热点,而扑翼飞行器的变形力学研究却几乎无人问津。然而,无论昆虫、鸟类还是扑翼飞行器在飞行时,翼的变形都是存在的,要精确计算翼扑动产生的气动力,必须考虑其变形。本文比较了导致变形产生的膜扑翼飞行器的惯性力和气动力在一个周期中的变化情况,发现它们的峰值比值为2左右,然后提出了在随体坐标系中的固支边界条件,采用有限元法计算了惯性力和气动力分别对变形的影响,发现扑翼飞行器的气动力对变形的影响是不可忽略的重要因素,而惯性力与气动力的合力引起的最大正变形发生在下扑初始阶段,最大负变形发生在上扑初始阶段。本文为扑翼飞行器的设计提供了力学分析基础。

结构系统疲劳寿命可靠性分析理论与算法

以满足自相容条件的概率型线性累积损伤理论为依据,在阶段临界强度分枝-约界法的基础上,提出了给定外载和使用寿命条件下计算结构系统疲劳寿命可靠度的全局疲劳寿命分枝-约界法。采用此方法可严格确保在一级和多级搜索纵深的条件下不遗漏结构系统的主要失效模式。

钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

以10根采用钢板-混凝土组合加固技术加固的钢筋混凝土梁的试验为基础,建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元模型。沿用了钢板-混凝土组合梁有限元分析中栓钉的荷载-滑移曲线及断裂模型,提出了新老混凝土界面的剪切-滑移模型,可以较好地模拟界面受力性能。采用有限元软件ABAQUS,模拟了一次加固、不同损伤加固及持载加固等加载情况下加固构件受力全过程和受弯破坏以及新老混凝土剥离破坏等破坏形态下加固试件的受力性能。在验证了有限元模型的准确性后,分析了钢板厚度、加固部分高度及长度等参数对加固构件承载能力及刚度的影响。最后提出了几点对钢板-混凝土组合加固RC梁的设计建议。

单剪螺栓连接复合材料叠层板螺栓孔周边应力场分布

基于螺栓连接三维实体模型,研究螺栓—孔间隙、挤压面摩擦因数等因素对挤压面上的应力分布的影响。研究发现螺栓连接叠层板每层中在纤维方向上径向应力和周向应力达到最大值,单层板铺层方向是径向应力和周向应力的主要承载方向。螺栓—孔间隙对孔周应力的分布产生较大的影响,径向应力分布具有相似性,间隙越大,径向应力水平越高,最大周向应力反而有所减小,而且间隙的存在使得径向应力的分布发生改变,最大径向应力向外加载荷方向靠近;螺栓—孔接触面的粗糙程度对孔周应力的分布也产生较大的影响。随着摩擦因数的增大,最大径向应力随之减小;最大周向应力随着摩擦因数的增大而减小。

光纤FBG传感器实施大应变标定方法的探讨

针对钢管封装的大应变光纤光栅布拉格传感器的标定问题,设计了大应变试验加载平台,通过光纤光栅布拉格传感器对试验平台标定,确定了平台载荷与应变的比例系数K,按照等比加载实现了对光纤光栅布拉格传感器大于5000με的大应变标定。

带裂纹板在冲击载荷作用下动态应力强度因子的数值计算

本文使用八节点等参元和六节点畸变等参元的有限元方法,计算了中心穿透裂纹板在冲击载荷作用下的动态应力强度因子,并与Chen和Aberson的计算结果作了比较,本文的结果具有较高的精度和较少的计算量。文中还给出了动载影响系数k_1(t)和静态应力强度因子的关系式。并考虑了材料特性和板的几何尺寸对于动态应力强度因子的影响。

结构刚度可靠性分析方法

提出了结构刚度可靠性的分析方法，引入了刚度可靠性分析中相对重要度的概念，建立了以相对重要度来确定主要变量的准则，同时对极限状态方程的形式以及如何确定极限状态方程插值点进行了研究，形成了一般工程设计情况下和特殊情况下结构刚度可靠性分析的通用方法，并且这种方法可以推广到结构强度的可靠性分析。

2024航空铝合金固支靶板分层数抗鸟撞性能研究

为探究相同厚度的靶板在不同分层数目下的抗侵彻性能,利用AUTODYN软件建立SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)圆柱鸟弹撞击2024铝合金Lagrange靶板模型。靶板厚度为1mm、2 mm、3 mm和4 mm,其中1 mm和2 mm靶板分为单层和双层,3 mm靶板分为单层、双层和三层,4 mm靶板分为单层、双层和四层。通过分析靶板鼓包高度,研究靶板厚度和分层数目对其抗鸟撞性能的影响。仿真结果表明:4 mm厚度靶板的抗鸟撞性能随分层数目增加而增加;1 mm、2 mm和3 mm厚度靶板的抗鸟撞击性能随分层数目增加而降低。

机载外挂真空容器的吊环设计及拓扑优化

随着航空航天技术的飞速发展,机载外挂真空容器的情况时有发生。吊环常用于固定机载外挂装置,往往需要承受极高的加速度载荷,因此对吊环的结构设计与应力、形变分析显得尤为重要。本文进行了机载外挂真空容器的吊环结构设计,利用ANSYS Workbench对吊环结构进行静力学分析,并在此基础上对吊环结构进行拓扑优化,分析了圆环厚度与吊耳厚度对吊环应力及形变的影响,得到最佳设计参数,实现了吊环的轻量化设计,为机载吊环的设计提供一定参考。

复合材料层合梁分层问题中应力强度因子与守恒积分的解析变分解法

利用虚功原理导出了涉及两种不同介质的守恒积分表达式以及守恒积分J_Ⅰ与应力强度因子K_Ⅱ的关系式。对于对称正交铺层复合材料层合梁的分层问题,在利用分区广义变分原理确定了应力强度因子K_Ⅱ以及应力与位移本征展开式中的所有待定系数的基础上,进一步求出守恒积分值。最后,作为验证,由J_Ⅰ求出K_Ⅱ,并与由解析变分方法求出的K_Ⅱ相比较。计算表明,本方法前期准备工作少,计算节省机时,结果收敛迅速;沿不同积分路径求出的守恒积分保持恒定,并且用两种方法求出的K_Ⅱ具有很好的一致性。

型材筋条含裂纹的加筋结构应力强度因子计算

本文根据型材结构的受力特性,釆用一种适合型材结构有限元分析的型材棱边位移协调单元模型,计算了型材铆接加筋条含裂纹结构的3种Ⅰ型开裂类型应力强度因子,计算结果绘成曲线。

Kelvin半无限体内部作用竖向力时的解答与应用

选择Kelvin模型描述土体的粘弹性本构关系,利用半空间体内部受竖向集中力的Mindlin弹性解,根据粘弹性理论中的准静态弹性-弹粘性对应原理,推导了竖向力作用在Kelvin粘弹性半无限土体内部的理论解。通过对应力和位移解答进行Laplace逆变换,给出了应力与位移的时域解。作为解答的应用,建立了Kelvin粘弹性半无限体内部矩形面积上作用有三角形分布、均匀分布荷载时的粘弹性沉降计算公式。为了便于计算与工程应用,根据粘弹性理论解编制了计算程序。结果验证和实例分析表明,文中理论解是正确的,研究结果为工程应用提供了理论依据。

三维弹塑性缺口问题的应变等效法

通过对三维应力约束下含中心圆孔的双向拉伸板进行弹塑性理论分析 ,提出线弹性等效应变解与弹塑性等效应变解之间存在内在关系 :弹塑性等效应变解可以由线弹性解通过简单的变量代换得到。利用二维和三维弹塑性有限元分析证实 ,在一般缺口几何情况下 ,本文提出的应变等效法比著名的 Neuber法和等效应变能密度法具有更高的精度和适应能力 ,并且可以给出弹塑性全场解 ,对不同缺口形状、不同材料、不同载荷情况具有通用性 ,可以作为有限元法的补充 ,为结构的细节设计和寿命分析提供更高效的工程方法。

高温应变计在瞬态加热条件下温度特性的试验研究

在瞬态加热条件下,应变计的瞬时热输出特性与应变计在慢速升温条件的热输出曲线有明显的差别,这种差别随着温升速率的提高将更加明显,本文主要介绍这种差别的试验研究结果。

受剪复合材料层合板开口应力应变分析研究

复合材料比强度、比刚度高,抗疲劳性能好,因此,越来越广泛地应用在航空、汽车和许多工程结构中,尤其是在航空领域。使用复合材料不但可明显减轻飞机结构质量,提高其结构疲劳寿命,还可提高结构效率,改善特定的气动性能,提高战斗机的作战性能。因此,在过去的30年里,复合材料在军用、民用飞机上的用量不断增加。复合材料在飞机结构上的用量增加的同时,在飞机结构中的使用范围也不断拓宽,使用部位从受力不大的部件如整流罩、前后缘、扰流板等次承力部位,到受力很大的水平安定面、垂直安定面、机翼等。随着复合材料的广泛应用,也会遇到一些新的问题。如在机翼结构中,尤其是在带整体油箱的机翼结构上(蒙皮、梁、肋),由于使用要求,如保证油路、工艺施工、检查维修、设备安装、管道通过等,不可避免要在结构上布置各种类型、大小不同的开口或开孔。开口会改变结构的受力特性。因此有必要对复合材料层合板开口进行仔细的研究。本文主要针对受剪作用的复合材料层合板,运用工程软件计算分析了多种开口形状、开口方位、开口倒角大小等对层合板应力、应变集中的影响。对于薄板而言,易发生失稳破坏,本文最后对开口形状对层合板稳定性影响也进行了探讨。