基于飞行实测载荷的副翼操纵导数识别

某型飞机横向操纵时副翼和扰流板会耦合偏转实现飞机的滚转运动,现有气动力参数辨识方法无法单独识别出副翼和扰流板的操纵导数。基于飞机控制律设计逻辑和滚转运动时结构的受载特点,提出一种基于飞行实测载荷的副翼操纵导数识别方法。通过实测机动飞行中机翼各测载剖面的结构载荷并结合剖面外结构质量与加速度分布,提出了机动飞行中机翼气动载荷的测量方法;结合飞机横向操纵瞬时滚转力矩平衡方程和操纵面偏转逻辑,推导了滚转改出时副翼操纵导数识别过程,提出了基于机翼实测载荷的副翼操纵导数识别方法;基于前述方法开展了副翼操纵导数识别,并分析了不同马赫数对副翼操纵导数的影响。研究表明,基于飞行实测载荷能够进行副翼操纵导数识别,而且同一马赫数下副翼操纵导数识别结果集中度较好,随着马赫数的增加,副翼操纵效能将会降低。飞行载荷实测结果可用于气动参数辨识工作中。

基于实测载荷的牵引车双腔油箱失效研究

针对某牵引车双腔油箱内部实心隔板结构失效且载荷不易获取、量化等问题,提出了一种基于实测载荷的油箱失效研究方法。使用扫描电镜对样件断口进行观测分析,确定失效模式为疲劳失效;基于燃油的力学特性分析,双腔油箱失效主要原因是由单阻尼挡板提供的晃动阻尼不足,导致实心隔板受到冲击力过大;增加多孔阻尼挡板,可降低行车过程中燃油晃动对实心隔板的冲击力,对油箱进行结构优化;油箱优化前、后关键位置安装了传感器,在试验场进行双腔油箱优化前、后两种状态下实心隔板应变载荷采集,对载荷数据进行幅值、雨流及统计分析,对优化前、后油箱实测载荷进行量化分析,优化后载荷最大幅值下降比例超过60%,表明增加阻尼挡板可显著减小实心隔板受到的冲击载荷;优化后试验场路试未出现油箱失效问题,表明优化后实心隔板应变载荷低于油箱的疲劳极限,提高了油箱实心隔板的疲劳寿命;油箱结构优化后满足安全需求,为产品后续优化和下一代新产品开发提供理论指导和数据依据。

基于实测载荷谱的电驱动总成差速器壳体疲劳寿命研究

提出了基于实测载荷谱的电驱动总成差速器壳体疲劳寿命分析方法。以某电动汽车电驱动总成差速器壳体为研究对象,建立了壳体有限元模型,进行了模态仿真分析,并进行了试验验证。在此基础上,以差速器壳体实测载荷谱作为载荷输入,以实车行驶工况为边界约束条件,对差速器壳体进行了动力学仿真分析。综合电驱动总成差速器壳体动力学有限元分析结果、名义应力法及壳体修正S-N曲线,对电驱动总成差速器壳体疲劳寿命进行了分析和研究。结果表明,差速器壳体疲劳失效位置与实际行驶时疲劳失效位置一致,基于实际行驶载荷谱能够准确分析差速器壳体实际行驶疲劳寿命情况。

基于实测载荷谱的三维路面重构方法

针对三维路面重构时路面不平度难以描述的问题,提出一种利用实测载荷谱反求路面的方法。在建立采集方法和测试系统基础上采集某车实际行驶载荷谱,以3种典型路面下的直线匀速行驶工况为例进行三维路面重构。基于BP神经网络建立路面反求模型,使用车辆7自由度路面输入振动模型在标准等级路面输入下的输出响应,对BP神经网络进行训练和验证。以实测和积分后的载荷谱为输入,反求得到二维路面并进行验证,在此基础上,使用三角网格法对三维路面进行重构。研究结果表明:反求出的路面作为激励输入至7自由度路面输入振动模型中,输出的簧上及簧下加速度与实测相对误差在8%以内,验证了路面反求结果的有效性,为三维路面重构提供了一种切实可行的方法。

基于实测载荷谱和仿真载荷谱的底盘疲劳分析及对比

由于实测载荷谱存在应用范围小,需要改制骡车进行试验采集,且成本较高的特点,从而促进了基于虚拟路面的仿真载荷谱获取技术的发展,仿真载荷谱既不受骡车限制,且成本也低。以实测载荷谱为基准,验证了基于3D虚拟路面的仿真载荷谱的精确性和实用性。建立某试验场共振路2的3D虚拟路面和某车型整车多体动力学模型,获得仿真载荷谱;将六分力传感器实测的载荷谱与仿真载荷谱进行时域、频域和损伤的对比,验证了仿真载荷谱的精确性;对底盘部件疲劳仿真分析下的损伤进行对比,发现两种载荷谱下的疲劳损伤分布趋势完全一致,摆臂与转向节的最大损伤比值分别为1.79和2.43,验证了3D虚拟路面和整车多体动力学模型构建方法的正确性,以及基于3D虚拟路面提取的疲劳载荷谱的工程实用性。

基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法

为准确预测某副车架疲劳寿命,对其进行三维建模与有限元分析,获得其结构应力分布,并确定副车架的疲劳损伤热点;试验场条件下测取副车架的应变载荷,通过频谱分析与低通滤波等计算副车架结构各测点的最大主应力,利用雨流计数法编制副车架载荷谱;利用局部应力应变法与Miner准则进行应力集中修正,完成副车架的疲劳寿命预估。估算得出该副车架试验场预期寿命为9 120 h。

汽车悬架参数实测载荷谱识别方法

为准确获取悬架参数,提出基于实际行驶载荷谱的某汽车悬架系统参数识别方法。结合悬架振动系统动力学,组建了车速、振动加速度、悬架位移等载荷谱同步采集系统,采集并分析了某试验场典型路面匀速行驶载荷谱。结合1/4悬架系统模型和最小二乘法,提出了递推最小二乘法悬架系统参数识别方法,并进行了验证,识别误差在1%之内。在此基础上,结合采集和分析后的实际行驶载荷谱,以异响路采集数据对悬架参数进行了识别,以综合路采集数据进行了验证。验证结果表明:仿真与实测的簧上加速度均方根值相对误差均在8%以内,仿真与实测的簧下加速度均方根值相对误差均在5%以内,参数识别结果准确度高,为车辆悬架系统参数的识别提出了一种行之有效的新思路。

基于实测载荷谱的某全域车悬架下控制臂疲劳寿命研究

基于实测力信号载荷谱研究了某全域车悬架下控制臂疲劳寿命问题。建立下控制臂有限元模型,并通过模态试验证实了有限元模型的有效性。基于某全域车道路载荷谱采集试验,获得了悬架下控制臂力载荷信号,并对信号进行处理及分析,验证了力载荷信号的可靠性。以某全域车实际运行工况建立下控制臂边界约束,以实测力载荷信号为输入对其进行动力学仿真分析。综合动力学分析结果中的应力应变信号、修正后的局部应力应变法及兰德格拉夫损伤准则进行悬架下控制臂疲劳寿命计算,结果表明:某全域车悬架下控制臂总寿命为3.562×10^(5)km,符合设计要求,基于实际行驶载荷谱能够较为准确预估实际行驶疲劳寿命。

直升机在俯冲拉起状态下的主桨叶实测载荷分析

首先以主桨叶为研究对象,理论分析了直升机俯冲拉起状态下主桨叶实测载荷的影响因素;其次,以某型直升机旋翼载荷试飞为例,选取其主桨叶上的关键剖面,采用电阻应变计法进行飞行载荷测量,得到了不同重量重心、不同高度、不同法向过载等情况下的实测载荷;分析了实测的主桨叶挥舞弯矩、摆阵弯矩载荷值在直升机整个俯冲拉起过程中的变化规律,分析了实测载荷值随法向过载等的变化规律。为该型直升机试飞提供技术支持的同时,也为后续其他直升机法向过载包线拓展验证试飞提供重要支持。

动车组轴箱轴承基于实测载荷的寿命预测方法

针对动车组轴箱轴承所受载荷的复杂随机性,在轴箱弹簧和转臂载荷测试技术基础上,对某型动车组动力转向架轴箱进行线路实测,获取典型线路段弹簧和转臂的载荷时间历程以及列车运行速度信息,以ISO 281:2007标准方法为基础,研究结合损伤的轴承寿命预测方法。同时也分析动车组轴箱轴承复杂的受载特性,给出将所测弹簧和转臂载荷近似转化为轴承的径向和轴向载荷的方法;计算轴箱轴承在实际运行的复杂载荷下不同可靠度的预测寿命,并与传统ISO标准方法计算结果进行对比,结果表明该预测方法相对保守,偏于安全;另外,计算低速进出库路段轴承疲劳寿命,其寿命比正常高速运行小很多,从损伤角度来看,动车组轴箱轴承低速进出库比正线高速运行的每公里损伤值更大;结合不同工况百分占比,给出轴承预测寿命,结果表明该寿命预测方法合理,可用于指导高铁轴箱轴承设计以及相关理论研究。

基于实测载荷的弹载测试仪有限元仿真

针对火炮发射过程中常用复杂结构弹载测试仪内部应力难以测试且分布规律不明确等问题,提出了利用弹载测试仪实测加速度载荷与LS_DYNA软件结合仿真分析的方法。该方法通过将实测加速度载荷作为载荷输入施加于弹载测试仪模型,分析出高冲击下弹载测试仪内部应力分布。有限元仿真结果表明,常用测试仪结构中橡胶材料能起到很好的隔离缓冲作用,测试仪外壳承受绝大部分冲击过载,只有少部分能量传递至测试仪内部,仿真结果与高冲击下能量吸收理论一致,为复杂结构瞬态冲击应力分析提供了参考。

基于实测载荷的直升机变距拉杆损伤计算方法研究

变距拉杆作为直升机操纵链系和传力路径上极其重要的关键组件,在飞行过程中受载严重,疲劳问题突出,从试飞安全的角度考虑,有必要对其飞行过程中的结构损伤情况进行监控。本文结合飞行实测得到的变距拉杆载荷,基于结构有限元计算结果,采用名义应力法对直升机不同飞行状态下的变距拉杆疲劳寿命和损伤情况进行计算,得到了较为准确的变距拉杆疲劳损伤计算结果,建立了一种直升机变距拉杆疲劳损伤计算方法,为试飞过程中该部件结构损伤监控提供了方案,同时对于直升机飞行过程中其他动部件的结构完整性监测也有借鉴意义。

考虑实测载荷谱的斜齿轮减振修形设计

为使齿面修形设计能够兼顾齿轮传动系统最常用载荷和其他载荷,提出一种考虑实测载荷谱的渐开线斜齿轮减振修形设计方法,并对其有效性进行了验证。首先,在齿面修形设计之前,需要得到齿轮传动系统的载荷谱,并对其进行分析,得到齿轮传动系统工作载荷范围、最常用载荷以及载荷出现概率等数据;其次,基于载荷谱中的一系列载荷及其出现概率,进行当量载荷设计;第三,将当量载荷设定为齿面修形的设计载荷,作为下一步的输入参数;最后,采用改进修形和传统修形2种齿面修形设计方法,基于遗传优化算法,结合实例完成承载传动误差幅值和啮入冲击力最小的齿面修形优化设计,对当量载荷的有效性进行验证。研究结果表明:齿面优化修形后,有效减小了齿轮副承载传动误差幅值和啮入冲击力;基于当量载荷的齿面修形设计,能够保证修形齿轮在大部分工作载荷范围内,尤其是常用工作载荷范围内,实现较好的传动质量;在当量载荷、最常用载荷以及工作载荷范围内的大部分载荷下,改进修形都比传统修形能够更有效实现齿轮传动系统的减振降噪。

实测载荷谱疲劳裂纹曲线预测模型

采用历时8年实测载荷谱进行裂纹扩展实验,构建预测裂纹长度的新陈代谢模型并对比试验结果与预测结果在不同条件下的误差,分析结果表明:该模型结合无损检测技术,无需大量试验拟合材料常数即可有效预测裂纹长度,预测结果准确;能够减少载荷分散性和材料分散性对于预测结果的影响,大幅提高预测结果可靠性;该模型也可以应用于腐蚀疲劳环境中的裂纹长度预测。

基于实测载荷谱的侧架寿命分析

随着铁路提速重载的发展,铁路货车转向架零部件的疲劳裂损率增加。本文通过我国几条典型线路实测,得到我国铁路货车的实测载荷谱。利用有限元仿真得到载荷—应力的转化系数,由实测载荷谱得到应力谱,基于该应力谱计算转向架侧架的疲劳寿命,并和AAR载荷谱的疲劳寿命对比分析,验证实测载荷谱的可用性。

基于实测载荷的货车车体疲劳试验加载方法

以C_(80)型铁路运煤敞车为研究对象,利用在专用线路上实测的心盘、旁承、车钩处车体载荷测试数据,根据车体典型运动姿态,分解得到车体伸缩、浮沉、侧滚、扭转和点头5个工况随机载荷分力谱;在对实测载荷数据进行处理的基础上,基于载荷伪损伤等效原则,将随机载荷分力谱等效转换为台架试验用正弦载荷分力谱;依托铁路货车整车疲劳与振动试验台,以各正弦载荷分力谱为模拟目标,采用TWR迭代技术,创建台架车体疲劳试验所需各加载作动器的驱动信号,并基于实测应力疲劳损伤等效原则对驱动信号进行修正,得到各典型工况下车体疲劳试验载荷,使试验台疲劳试验结果与线路实测试验结果基本接近。结果表明:车体试验台疲劳损伤与线路实测损伤相对误差为-16.03%~27.14%,台架试验结果基本再现了线路实测的车体关键部位疲劳损伤。

基于加速老化和实测载荷的立式贮存固体发动机药柱寿命评估

为预估立式贮存固体发动机药柱贮存寿命,综合考虑加速老化和实测载荷的影响,开展推进剂高温加速老化试验,得到推进剂延伸率的变化规律。分别对贮存老化后的发动机在固化降温/静态立式贮存/点火发射和固化降温/动态立式贮存两种载荷历程进行有限元分析,获取药柱危险点von Mises应变规律,并计算药柱在振动条件下的疲劳损伤。以延伸率和应变随时间的变化规律为依据,预估了发动机寿命。结果表明:推进剂延伸率随时间逐渐减小;药柱在重力载荷的长时间作用下会产生蠕变效应;药柱内部各点在实测振动载荷作用下产生周期性的应力,动态立式贮存半年的损伤值为0. 017 12;发动机贮存老化时间与立式贮存次数呈现负指数关系,其可允许的动态立式贮存次数为15次;考虑立式贮存时,总寿命介于8. 24~11. 75年;忽略立式贮存时,总寿命为17. 81年。

基于实测载荷谱的电动汽车减速器齿轮疲劳寿命预测

电动汽车在行驶过程中,减速器齿轮承受着外部激励与内部啮合激励。同时,电机具有电磁转矩冲击与过冲载荷特性导致转矩波动,使电动汽车减速器齿轮实际承受的载荷复杂且具有随机性,以致增加了减速器齿轮的疲劳破坏发生。本文对驱动电机转速、转矩等载荷进行实采,并对所采集载荷进行数据处理,结合减速器齿轮工作原理,利用旋转雨流计数法对其进行循环计数,根据修正的齿轮S-N对数曲线、转换后的齿轮接触应力幅值—频次关系,得到齿轮接触疲劳寿命,同时计算了跑完1次载荷谱里程所对应的电动汽车减速器齿轮寿命里程。

基于实测载荷谱的车载充电机支架随机振动疲劳仿真及优化设计

车载充电机(on board charger,OBC)支架持续受振动载荷激励,其疲劳寿命必须满足汽车设计的耐久性能目标。针对某车型耐久路试样车OBC安装支架断裂问题,分析支架断口形貌,并找出疲劳裂纹起源位置;建立随机振动有限元分析模型,计算支架随机振动均方根应力和疲劳损伤;基于仿真结果对支架结构优化设计,降低支架裂纹源位置应力水平。结果表明:损伤大于1有疲劳开裂风险的区域与支架断口裂纹源位置高度吻合;支架最大损伤由6.4大幅降低至0.65,显著提升了耐久性能;优化后的支架经随机振动耐久试验测试未见开裂。研究成果可为新一代车型研发规避OBC支架疲劳开裂问题提供参考。

车组轴箱轴承基于实测载荷的寿命预测方法

针对动车组轴箱轴承所受载荷的复杂随机性,在轴箱弹簧和转臂载荷测试技术基础上,对某型动车组动力转向架轴箱进行线路实测,获取典型线路段弹簧和转臂的载荷时间历程以及列车运行速度信息,以ISO281:2007标准方法为基础。文章研究了轴承寿命与损伤相结合的预测方法。同时,分析了轴箱轴承的复杂轴承特性,给出了将测量的弹簧和臂载荷转换为轴承径向和轴向载荷的方法。