飞机结构疲劳加速谱编制及损伤概率分布

将实测载荷谱对飞机结构造成的损伤量作为随机变量，进行统计分析，确定出满足高置信度的中值原始载荷谱，然后，根据损伤等效原理，编制飞机结构加速试验谱。此加速试验谱保持与原始实测谱主波型态和载荷序列不变，只对二级波进行等损伤折算。

直升机复合材料环境谱及加速谱编制研究

针对直升机在海上战训任务遂行中出现的严重复合材料老化现象,筛选复合材料的境敏感因素,老化参量包括温度、湿度和紫外光照等,提出直升机复合材料结构使用环境谱编制方法,并编制相应环境谱;以湿热效应和光氧老化对CFRP板材损伤相等为原则,编制适用于CFRP的实验室加速老化环境谱,缩短了直升机复合材料环境适应性试验周期,为复合材料的研发和工程应用提供一定参考。

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

随机振动加速度响应谱及与冲击等效性分析

目的 获得随机振动的加速度响应谱,提升随机振动与冲击的等效性分析精度。方法 首先,基于维纳-辛钦定理,推导单自由度系统在随机振动基础激励作用下加速度响应均方值的通用表达式;其次,分别推导单自由度系统在理想白噪声和限带非均匀谱随机振动基础激励作用下的加速度响应均方值;再次,基于3σ准则,推导限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱;最后,基于加速度响应等效,通过将装备随机振动条件的3σ加速度响应谱与冲击条件的冲击响应谱进行等效性分析,对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行精细优化。结果 精细优化后,可有效改善冲击试验剪裁条件的工程实施精度。结论 获得了限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱,并基于此对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行了精细优化,对于装备合理剪裁冲击试验具有借鉴意义。

基于地震动加速度反应谱的三维隔震结构摇摆性能研究

三维隔震结构在地震作用下存在显著的摇摆现象,影响三维隔震技术的隔震效果。而不同类型的地震动作用对三维隔震结构的摇摆特性影响不同。由此提出一种基于地震动竖向与水平向加速度反应谱谱值之比对三维隔震结构摇摆性能进行评估的方法,并利用有限元模拟进行验证。基于1567条不同类型的地震动记录,分析不同震源机制、震中距、场地类型对三维隔震结构摇摆特性的影响规律。结果表明,震源机制、震中距、场地条件对三维隔震结构摇摆的影响显著。当不同地震动作用调幅后结构竖向加速度响应相同时,在典型三维隔震结构隔震周期范围内(水平向2.0~5.0 s,竖向0.3~1.0 s),逆断层和走滑断层地震动相比正断层地震动所造成的三维隔震结构摇摆角更大;远场地震动相比近场地震动所造成的三维隔震结构摇摆角更大;地震动在软土场地条件下相比其在硬土场地条件下所造成的三维隔震结构摇摆角更大。

我国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上PGA归一化加速度反应谱特征统计研究

近30年来全球强震动记录,尤其是大震记录的数量显著增加,有必要对近40年前基于仅300余条强震动记录获得的地震动加速度反应谱特征进行检验与修正。基于NGA-West2数据库中全球范围内3584条强震动记录的统计发现,我国场地类别划分标准下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上地面峰值加速度(PGA)归一化反应谱(阻尼比5%)与地震震级密切相关,与震源距离、地震动强度等因素的相关性相对较弱;我国现行抗震规范中设计谱低估了地震震级对反应谱谱型的影响,第4段的直线下降模式也与统计特征不符;在主要受大震控制的地区,设计谱特征周期取值过小而偏于冒险。参考中欧美抗震规范中的设计谱规准化原则,给出了适用于我国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类建筑场地上的设计谱修正建议,主要改变为延长了受大震控制地区设计地震动分组的特征周期,并调整了下降段的下降模式与衰减指数,以更可靠地反映地震动反应谱的中长周期特性。

基于损伤等效的航空发动机加速任务试车谱编制方法

加速任务试车是发动机在地面试车台架上进行的一种缩短了试车时间、与长期寿命试车等效的试车方法,其核心是损伤等效。本文建立了一种基于损伤等效的航空发动机加速任务试车谱编制方法。对反映外场服役载荷特征的长期寿命试车谱进行统计分析,获得需要加速的小载荷循环和低功率状态等载荷信息;采用损伤等效的方法对低循环疲劳、蠕变等特征载荷进行等效加速;对加速后的载荷片段进行编排,获得加速任务试车谱。利用涡轮盘用典型高温合金材料(GH4169)的标准试样开展了长期寿命试车谱和加速任务试车谱下的损伤对比试验,试验结果表明,所编制的加速任务试车谱与长期寿命试车谱造成的结构损伤(寿命)误差为-7.61%,实现了损伤等效的目标。

民机蒙皮材料紫外老化加速环境谱研究

研究紫外辐射环境对蒙皮材料的性能退化影响,进而对民机的紫外辐射防护设计提供重要依据,并依据其使用环境编制加速环境谱。通过分析民机的任务特点和使用环境,基于民机巡航高度下紫外辐射强度的仿真结果和相关紫外环境试验标准,提出了适用于民机蒙皮材料的紫外老化加速环境谱,给出了各试验条件的确定方法,以及加速环境谱与外场实际使用环境的当量加速关系。以民机机身部位蒙皮试样为例,初步开展了若干周期的紫外老化试验,蒙皮表面材料的形貌改变和性能退化验证了所提出的加速环境谱的可行性。

海域地震动竖向加速度反应谱阻尼修正系数

该文提出了一个用于调整5%阻尼比海域地震动竖向加速度反应谱的阻尼修正系数(Damping modification factor,DMF)模型。基于S-net台网的5680条海底竖向地震动记录,利用DMF比值和Z检验分析了地震类型对DMF的影响,提出了考虑阻尼比和谱周期的DMF模型,与陆域DMF模型进行了对比,并获取了不同阻尼比下的竖向加速度反应谱,最后对残差及标准差进行分析。研究表明:地震类型对DMF的影响可以忽略;可用三次多项式模拟阻尼比对DMF的影响;由于海域地震动特性导致海陆DMF模型之间差异显著;阻尼比能够影响5%阻尼比反应谱1倍标准差的谱值;残差分析表明可引入矩震级、断层深度和震源距改善DMF模型的拟合度。该文提出的海域地震动加速度谱竖向DMF模型,为海域工程多阻尼抗震设计谱的确定提供了参考。

海域地震动水平加速度反应谱阻尼修正系数

为估算不同阻尼比海域工程结构的反应谱,研究了海域工程反应谱的阻尼修正系数(D_(MF))模型。基于S-net台网的5680条海底水平向地震动记录,分析了矩震级、断层深度和震源类别等震源参数,以及震源距和沉积层厚度对D_(MF)的影响,提出了考虑阻尼比和谱周期的海域地震动水平加速度反应谱DMF模型,并与陆域模型进行了对比。研究表明:矩震级和震源距对D_(MF)影响显著,低阻尼D_(MF)随矩震级和震源距增大而增加,高阻尼D_(MF)随之增大而降低,而D_(MF)受断层深度和沉积层厚度的影响不显著;与陆域研究不同,在低阻尼中长周期时海域地震动的浅地壳和上地幔地震的D_(MF)略大;谱周期大于0.1s时和小于0.1s时,可分别用三次和二次对数多项式模拟阻尼比对D_(MF)的影响,谱周期的影响可分别用四次和三次多项式表示;海域D_(MF)模型与陆域模型差异显著,海域D_(MF)模型更能合理预测不同阻尼比的海域地震动反应谱,提出的海域地震动反应谱D_(MF)模型为海域工程多阻尼抗震设计谱的确定提供了参考。

商用车驾驶室虚拟迭代目标谱优化与分解

商用车驾驶室总成载荷谱是影响虚拟疲劳预测精度与计算效率的关键。本文探究了道路载荷谱采集与编辑、高保真动力学建模以及虚拟迭代等重点环节,以期从工程应用角度获取准确、高效的外联点时域载荷。首先,在试验场实车采集了驾驶室总成全路径道路载荷谱,考虑随机误差对原始数据进行归一化拆分并重组,得到统计性较强的试验场总损伤目标;然后,利用等效损伤原则优选出9段工况及其循环数,不仅将误差控制在10%以内,同时时效提高了75%;随后,结合实测减振元件的性能参数,建立了高保真驾驶室刚柔耦合动力学模型,并通过驾驶室7通道道路模拟台架验证了模型精度;最后,通过虚拟迭代完成了优选工况的载荷分解,迭代误差小于10%。基于上述优选并分解得到的外联点载荷,高效完成了驾驶室本体虚拟疲劳计算,并准确预测了驾驶室焊点失效情况,与道路模拟台架耐久试验结果有较高的吻合度,为商用车驾驶室的设计和优化提供了有力的技术支撑。

轨道交通用橡胶产品加速试验研究现状及发展趋势

轨道交通用橡胶产品受环境影响较大,容易失效,有必要研究其老化机理,并制定合适的加速试验验证方案以有效检出故障,并对橡胶产品的寿命进行准确预测。文章对轨道交通用橡胶制品的老化机理进行总结,介绍了疲劳老化、热氧老化、湿热老化、臭氧老化、低温老化等的作用机理和试验方法,并分析了现有的加速试验现状,指出现有的老化试验还处于单一应力谱研究阶段。结合军品试验开展思路,提出了自然应力谱的收集编制方法和加速试验谱的转化方法,并在此基础上提出未来数据收集与加速模型及其参数库建立的建议,为今后轨道交通用橡胶产品的加速试验研究及寿命预测提供参考。

基于小样本参数估计的飞机异种金属连接结构加速环境谱

自然环境谱和当量折算关系是编制飞机加速试验环境谱的重要输入参量。由于环境数据离散性大、样本数据少,传统的参数估计方法已不适用于自然环境谱的编制。基于小样本参数估计思想,通过Bootstrap数据扩容和灰色置信区间估计编制了某地高置信度自然环境谱;针对飞机典型异种金属连接材料7050铝合金和TC18钛合金开展电化学试验,并基于等电量原则计算了其在加速试验环境温度下的当量折算系数;在此基础上,给出了铝⁃钛合金连接结构加速试验环境谱,为实现飞机异种金属连接结构日历寿命评定工程化提供参考。

俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型

我国台湾省和南海东部地区处于地质构造复杂和地震频发的俯冲带区域,这一地区的结构抗震设计影响着该地区的开发建设进程。为建立适用于该地区的俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型,本文选用日本K-NET与KiK-net台网的3552条俯冲带板间地震记录,分四类场地建立以阻尼比和谱周期为参数的阻尼修正系数模型,并分析其它未纳入模型的参数对误差的影响。结果表明:采用阻尼比对数的三次多项式表达式即可实现良好拟合;模型在短周期内的误差主要受场地效应与路径效应影响,在长周期和高阻尼比时误差主要受震源效应影响;分场地建立阻尼修正系数模型可有效降低场地效应产生的误差。本文的研究成果可用于求解俯冲带地区无震源效应与路径效应的竖向设计反应谱。

基于加速k均值的谱聚类图像分割算法改进

对谱聚类图像分割算法进行改进,即引入加速均值算法替换原算法中的k均值算法,得出加速谱聚类的图像分割算法。将改进算法应用于微软剑桥研究院Grab cut数据集中的5幅实验图像,结果显示:在平均区域一致性评价不降低的前提下,改进算法完成分割所花费的平均时间比改进前可缩短58%。

用户关联汽车仪表板载荷谱正向开发方法研究

以用户关联技术为理论依据,调查访问汽车用户,找到仪表板在使用过程中存在的主要问题。通过分析仪表板总成工作时的载荷特点及影响因素,以广汽某轿车的汽车试验场实测载荷谱为基础,根据累积疲劳损伤理论和载荷外推理论对载荷谱样本数据中的载荷信息进行编辑处理,生成试验加速谱。按照损伤等效原理,对载荷信号进行转化使之可用于实际台架试验加载。最后,通过建立仪表板台架试验,输入加速载荷谱。试验中出现了与用户关联市场调研中一致的失效模式,复现并验证了仪表板目前存在的主要市场问题,从而建立了台架试验载荷谱与实际载荷之间的关联,进一步验证了该加速谱的合理性和有效性。

飞机结构腐蚀部位涂层加速试验环境谱研究

提出了适用于飞机结构腐蚀关键部位涂层的加速试验环境谱 ,该谱的基本构成以CASS谱为基础 ,1个周期包括温湿、紫外照射、热冲击、低温疲劳和盐雾 5个环境块 ,代表地面停放 1a .结合我国沿海、湿热地区实际情况给出了温湿试验、热冲击试验的具体条件 ,并建立了盐雾试验中性与酸性盐雾的比例、紫外试验时间及低温疲劳应力的确定方法 .以某歼击机腐蚀关键部位作为实例具体阐述了加速环境谱的编制过程 ,并用与外场飞机关键部位腐蚀程度对比的方法验证了 1个周期代表我国沿海、湿热地区停放

由加速度谱测定矩震级值

企图仅仅根据强震观测资料来确定震级的大小和一个地区的品质因素 Q(f)值.根据笔者曾导出的地震定标率,计算了震源的加速度谱.从理论加速度谱上可见,加速度谱有三个拐角频率 f_(c1),f_(c2),f_(c3),它们依赖于矩震级值.对于6级地震,f_(c1)=0.08Hz,f_(c2)=0.4Hz,f_(c3)=8Hz.从 0-f_(c1)的范围内,加速度谱 A(?)(ω)∝f^2从 f_(c1)-f_(c2)的范围内,A(?)(ω)∝f;从 f_(c2)-f_(c3)的范围内,A(?)(ω)是平坦的;从 f_(c3)-(∞),Aa(ω)∝f^(-1).采用地震学中较成熟的衰减模式 Q=Q0f″,就可以计算出观测点处的理论加速度谱值.经过理论值和观测值的对比,结果是较符合的.经多次对比后,就可求得该地区的衰减模式,同时求出较大地震的矩震级值.据此,我们求得了新疆乌恰地区的 Q_0=300,η=0.25,同时求出了新疆乌恰地震1985年18次较大余震的矩震级值.为了更方便地求得 M_w,做出了对应不同 Q 值在 (?)Hz 处的加速度谱随距离变化的三个函数表.根据这个表,由 (?)Hz 处的加速度谱值(震中距已知),即可快速测定该次地震的矩震级值.

自然环境谱转化为加速试验环境谱的方法

目的研究将自然环境监测数据转化为加速试验环境谱的方法。方法提出了自然环境谱向加速试验环境谱转化的方法,举例将某地域的自然环境谱转化为加速试验环境谱,并以天然橡胶1142为试验对象,验证环境谱的转化方法。结果加速试验结果与户外暴露结果一致。样品的硬度随试验时间的延长逐渐增大,拉断伸长率不断下降,表明样品出现老化,交联程度增加,柔韧性降低。结论获得了包括环境应力水平的确定,环境应力作用时间的确定,环境谱的转化、组合和综合以及环境应力施加顺序的环境谱转化方法。

疲劳／断裂加速试验载荷谱的编制及其实验研究

本文根据损伤等效原理，提出一套供随机疲劳试验用的加速载荷谱编制方法。由于此加速试验谱保持与原始实测谱主波型态和载荷序列不变，只对二级波进行等损伤折算，故经试验证实：加速试验谱对构件造成的损伤与原谱一致，即二者给出的寿命相当。加速试验谱可大大压缩试验时间，其占用的机时只有原谱的１／４左右。