复合材料层压板拉伸强度预测

从工程应用角度出发,利用经典的层压板理论和复变函数理论,提出并建立一种碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层压板在拉伸载荷作用下的强度预测方法,该方法考虑复合材料层压板在制造过程中的缺陷对拉伸强度的影响,通过单向板的模量、强度参数及某一铺层层压板的极限强度预测同种复合材料、相同成型工艺任一铺层层压板的拉伸强度,采用该方法计算5种复合材料、25种铺层的层压板拉伸强度,对预测结果与试验结果进行对比。结果表明,预测的拉伸强度与试验强度吻合较好,在预测方法中关于复合材料层板缺陷处理的两个假设能成立。由于目前主要的复合材料强度理论均较复杂,该方法为复合材料结构设计提供一种高效、快捷的层压板拉伸强度预测途径。

飞机实验室动态运行下的飞机性能验证技术

气候环境适应性是飞机的重要质量特性之一,实验室飞机气候环境实验是验证飞机气候环境适应性的重要手段。在飞机的试飞或取证进程中,需要考核发动机及其交联系统(如APU、气源系统、燃油系统等)之间的匹配性,验证飞机整机对复杂气候环境的适应性。本文构建了动力系统与飞机其他系统间的交联矩阵。并以实验验证案例为基础,分析了复杂气候环境下发动机启动中的飞机主要系统运行特性,为后续飞机的故障定位、诊断和分析提供依据.

光纤光栅传感器的改进与应用

高温应变是材料和结构在高温环境中物理性能的主要参数之一,对高温应变的准确测量是结构热强度试验的重要组成部分。目前在高温应变测量方面存在安装工艺复杂耗费时间长、测量分散性大,高温胶造成应变传递误差,热输出标定带来二次误差等不足。本文将光纤温度/应变复合传感器应用到热强度试验中,该传感器结合布拉格光栅光纤传感器和非本征法珀传感器,可以同时测量同一点的温度和应变。该传感器具有不依赖高温胶传递应变,不需要标定热输出等优点。当前已实现800℃环境下温度和应变的测量。经试验结果证明传感器性能稳定,一致性良好。

转静子系统碰摩不平衡响应分析

针对高速转子系统最常见的受不平衡载荷导致的故障,对所设计的转子系统进行仿真动力学建模,结合转子系统的动力学特性,研究几种典型转速下的转子系统在受不平衡力作用下的动力学特性,分析得到不同偏心量及碰摩引起的不平衡力作用下的轴承力结果。研究发现,轴承刚度与阻尼对转子系统的临界转速均有较大影响,四种工况下转子系统临界转速均远高于工作转速,轴承参数的变化不会影响转子系统的正常运行;两种平衡精度下和碰摩载荷作用下的转子系统不平衡响应导致的轴承力始终保持在其承载范围内,转子运行安全;且平衡精度越低,轴承上所受的最大轴承力越大。所提出的分析方法可为高速转子系统的安全可靠性分析与评估提供支撑。

管道径向高阶声模态控制技术研究

针对涡扇发动机风扇噪声源加载的难题,基于多个点声源作用下管道任意一点的声压解,提出管道径向高阶声模态控制方法,含2种基于正问题的方法与1种基于反问题的方法。所开发的方法通过数值仿真和试验测试的验证,3种方法均可控制径向高阶声模态。相对而言,由于基于反问题的方法考虑系统误差,控制精度高.声模态分辨率达10dB.可实现周向声模态和径向声模态的同时控制,系统调试工作量小,可推广使用。

力传感器线缆检测系统集成设计与应用

现有力传感器线缆检测设备以单通道为主,系统存在效率较低的问题,尤其是大规模线缆检测,对同一个工况的线缆与数据库无法实时通信,对线缆的数据管理只能以离线方案实现。针对以上问题,提出一种力传感器线缆检测系统集成设计方法,满足试验工况大规模检测时力传感器线缆高效检测评估。

考虑结构-气动-噪声等约束的背撑发动机中央机体结构优化设计

针对翼身融合中央机体结构特点。对复合材料中央机体进行结构设计,经过分析得到适合的中央机体结构形式,对该结构进行多学科设计,以结构变形、强度、气弹、固有频率,噪声消减/遮蔽等为约束条件,以承载效率和轻量化为优化目标,提出兼顾结构-气动-噪声等耦合效应的中央机体结构优化设计方法,为提高翼身融合背撑发动机布置中央机体结构承载效率奠定基础。

基于贝叶斯理论的齿轮结构时变可靠性评估方法

工程中齿轮结构的疲劳失效是一个损伤不断累积的过程,而传统的基于静态的疲劳可靠性分析方法无法体现齿轮结构随载荷历程的时变特征。针对该问题,本文在传统的应力-强度干涉静态模型基础上,建立累积损伤-临界损伤的动态干涉模型,得到齿轮结构在随机载荷作用下累积损伤与可靠度的对应关系,同时利用贝叶斯理论求解临界损伤的分布参数,建立基于贝叶斯理论的齿轮结构时变可靠性分析模型,利用本文方法可以很方便的进行齿轮结构时变可靠性计算。

大型运输机复杂运动结构随动加载疲劳试验技术

针对某大型运输机襟缝翼结构多维运动特点以及翼面偏转过程同步加载、载荷方向实时跟随等严格的加载要求,进行大型飞机复杂运动结构疲劳试验技术研究。从空间复杂运动翼面载荷精准施加、多系统多参量交互协同控制、复杂耦合试验系统失效保护等三个方面,形成一种大型运输机复杂运动结构随动加载疲劳试验技术。工程应用结果表明,该技术在加载精度及系统安全保护实时性、同步性方面均满足验证评估要求,确保襟缝翼结构寿命评估的准确性和试验运行的可靠性。

民机客舱-座椅结构的振动舒适性优化分析

随着民用客机设计技术的发展,舒适的客舱环境已经成为航空运营商吸引并留住客户的一大因素,振动舒适性作为其中的重要考核内容,成为先进客机的重要指标。本文基于某型民机有限元模型,开展跑道滑跑工况下客舱内的振动响应分析,结合飞机结构振动传递规律研究,总结机体结构间的载荷传递规律,探索了客舱主承力结构计及振动舒适性的关键设计因素。并以提高客舱振动舒适性为目标,对客舱主承力结构进行了动力学优化。结果表明,人体全身振动舒适性等级从“不舒适”提高到了“比较不舒适”,达到了优化目标。

基于条纹投影轮廓术的飞机舱门间隙测量技术研究与应用

针对复杂试验环境下,战机舱门间隙非均匀变形动态测量难度大、精度要求高的问题,本文提出基于条纹投影轮廓术的飞机舱门间隙测量方法,研究条纹投影结构形面测量方法,包括在不需要任何先验信息的情况下,搜索包裹相位图中每个有效像素的立体对应和绝对条纹顺序,生成初始视差图和并进行视差优化;建立立体结构光模型,利用视差图计算三维坐标。对得到的数据进行处理,包括建立被测件的物理坐标系,曲面截取以及对间隙位移量提取。设计两种标准间隙,对本文方法的合理性和有效性进行验证,可以对任意曲面和动态场景进行快速、准确的间隙和阶差的测量。将本方法应用于某飞机舱门间隙变形测量中,获得实际的变形位移量。

低温下混合结构壁板的热屈曲研究

本文开展低温下金属复材混合结构壁板的热屈曲行为规律研究,从解析法、有限元方法和试验测试开展研究混合结构热屈曲行为,针对混合结构从常温20℃到-55℃的热屈曲行为,采用非接触式光学测试技术获取整个温度历程的热屈曲变形参数,并通过理论解法、仿真法和数据判断法获取混合结构临界热屈曲温度。揭示飞机温度包线下混合结构壁板的热屈曲变形规律。结论:结构离面位移变化是结构屈曲失稳的表现,壁板结构在降温过程中虽然产生屈曲失稳现象,但是结构仍可恢复至正常状态;理论解法、仿真法和拐点法判定结构热屈曲临界载荷结果相近,可用于热屈曲临界载荷的确定,为低温下混合结构壁板设计与试验提供方法支持。

考虑边界动刚度模拟的复合材料加筋壁板振动试验研究

针对复合材料加筋壁板结构,提出一种动力学边界条件模拟方法,设计并搭建试验系统。该方法通过有限元仿真获取典型加筋壁板在真实结构中的模态信息,以真实结构中的动力学特性为设计目标进行支持边界设计,物理上实现复合材料典型加筋壁板结构的动力学边界模拟,保证试验状态下典型复合材料加筋壁板结构与真实结构的动力学特性一致,从而提高振动试验的可靠性。研究成果可为类似结构振动试验支持边界设计提供参考。

某C/SiC舵面结构高温环境下动力学特性试验研究

阐述一种基于振动台基础激励与石英灯辐射加热的舵面结构动力学特性测试方法,构建一种舵面结构典型服役热环境,搭建一套热环境下舵面结构动力学特性试验系统,并开展试验研究,获取某C/SiC面结构在典型服役热环境下的动力学特性变化规律,为典型服役热环境对现代高超声速飞行器舵面结构动力学特性影响研究提供重要验证手段。

大型飞机前起落架锁撑杆结构传力特性探索

前起落架主承力结构包括主支柱和撑杆两部分。大型飞机前起落架撑杆采用锁撑杆结构代替上位锁和下位锁,维持起落架收起和放下时的姿态。由于锁撑杆设计目的为维持撑杆形态,锁撑杆载荷与起落架撑杆载荷不耦合,无法采用工程算法或有限元软件分析准确计算锁撑杆载荷。本文基于前起落架锁撑杆式结构特点,采用试验方法获得试验数据,通过试验数据对比分析对锁撑杆结构的承载特性进行研究,为前起落架结构设计及优化提供支撑。

飞机强度试验智能化监控系统上位机软件设计

飞机强度试验智能化监控系统上位机软件主要用于监控飞机强度试验状态、试验设备运行,以及试验室环境安全。该软件有助于降低试验风险,提高工作效率.使试验控制人员更准确的了解试验状态和试验件情况,增加对试验的可控性、安全性和可追溯性。

基于数值分析的船体水载荷加载方案研究

为确保全机静力试验的安全性,根据水上飞机着水时的受力特点,设计了多种船体水载荷加载方案。通过数值分析方法,本文首先计算了不同弹性模量下,聚氨酯加载模块的传力特性,确定了最佳的聚氨酯弹性模量;然后增加加载点个数,有限元分析结果表明,相同加载情况下,增加加载点可以使船体的应力分布更加均匀且应力值较低,该加载方式更加安全。本文的研究结果可为船体水载荷加载方案的确定提供参考。

螺旋奖表面压力反演技术研究

为验证螺旋奖奖叶表面压力的反演计算方法,搭建旋转桨叶表面压力反演试验平台,对一套2叶螺旋桨的表面压力开展反演试验。通过传声器阵列测量螺旋桨的远场噪声,通过kulite压力传感器和离线式采集器测量浆叶表面的静压,并与计算结果进行对比。结果表明:在所研究的工况范围内,计算结果与试验结果吻合较好,趋势基本一致;其中两个测点的试验结果与计算结果误差在1%以内,精度很高;另两个测点的对比差值较大,主要是压力传感器安装工艺误差所导致的。

环境温度变化对大型装备结构热稳定时间影响的试验研究

热稳定时间是影响大型装备环境温度试验进程的重要因素。本文通过研究4种环境温度变化对装备结构热稳定时间的影响,发现:(1)同一温变速率下,相同温差的环境升温和降温对装备结构热稳定时间无影响;(2)在气候实验室中相同且较小温变速率下,环境温差大小不会影响大型装备结构热稳定时间。研究结果对于需要完成多种环境试验的同类大型被试装备而言,在合理安排试验项目,准确预估试验进度方面有着重要作用。

三维五向编织复合材料应变场分布及测量方法研究

针对三维编织复合材料受载时应变场不均匀.试样表面较小区域的应变数据并不能真实反映材料的宏观变形等问题,本文通过经向无缺口拉伸试验,开展三种不同丝栅尺寸应变计、引伸计和非接触式三维全场应变测量系统的应变测量结果对比分析。研究结果表明,三维编织复合材料受载时应变场分布是不均匀的,且变形量差异较大;采用更大丝栅尺寸的应变计可以降低三维编织复合材料变形不均匀的影响,获得更准确的应变结果;非接触式三维全场应变测量可以准确反映被测试样的全场应变,为三维编织复合材料力学性能测试提供准确的应变数据。