热声载荷作用下金属薄壁结构的振动响应与试验验证

针对航空航天薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应问题,基于声振耦合理论,采用耦合的有限元/边界元法对四边固支高温合金矩形薄壁结构进行了动力学响应计算。重点研究了薄壁结构在行波加载与扩散场加载条件下的振动应力/应变响应规律,讨论了温升对结构振动响应的影响规律,分析了薄壁结构热屈曲(Thermal-buckling)和跳变(Snap-through)响应特性。通过将薄壁结构在不同温度条件下的振动模态以及动态应变响应的仿真结果与热环境下的声激振试验结果进行对比,表明计算的基频量值及随温度的变化关系与试验结果获得较好的一致性,计算的应变响应与试验测试结果量值相当,验证了热声响应计算方法与模型的有效性。该研究提出的金属薄壁结构在热声载荷作用下的非线性振动响应计算方法及分析结论对进一步开展热声疲劳寿命预测及动强度设计提供依据。

飞机金属薄壁结构聚能切割技术研究

在修整飞机金属薄壁结构破孔损伤时,目前外场通常采用的传统切割方法效率较低,难以满足野外条件战伤抢修的要求。创造性提出利用装药的聚能效应切割清理飞机金属蒙皮破孔损伤的方法,借助线型聚能切割器的形式,进行了2A12铝合金薄板切割新工艺研究。经摸底实验、单因素实验和切割索参数正交实验,设计了一种新型切割索,并优化了其结构参数。异形切割与铝板断面形貌特征表明,该型切割索可切开2 mm厚铝板,且切割效果符合飞机蒙皮破孔损伤抢修的工艺要求。本研究为聚能切割技术在装备战场抢修中的应用提供了依据和参考。

泡沫铝填充薄壁金属管结构冲击吸能特性研究

目的为了研究静动态加载下泡沫铝填充薄壁金属管结构吸能特性随泡沫铝密度的变化规律。方法利用材料试验机对3种不同密度的泡沫铝填充薄壁金属管结构进行准静态压缩,利用Taylor–Hopkinson实验装置对相同结构进行动态压缩实验,基于电测和光测法获得结构的静动态压缩载荷位移曲线,对载荷位移曲线进行积分得到结构的静动态吸能特性。结果准静态压缩下,随着泡沫铝密度的增加,泡沫铝填充薄壁管结构能量吸收能力近似成指数增加。动态压缩下,结构能量吸收能力随泡沫铝密度增加先保持不变后增加。结论准静态压缩下,在薄壁金属管中添加泡沫铝能明显增加泡沫铝填充薄壁金属管结构能量吸收能力,但在动态压缩下,低密度泡沫铝的添加无益于增加结构的能量吸收能力,为增加薄壁金属管的吸能能力需要求泡沫铝的密度超过一定值。

列车防爬器诱导槽结构实验研究

防爬器是轨道列车被动防护装置的一部分,由于铝蜂窝填充型列车防爬器峰载荷较大,不能满足使用要求,根据预变形理论,可在防爬器包覆蒙皮上开设诱导槽,以降低峰值载荷。分析了诱导槽深度及层数对防爬器缓冲特性的影响,结果表明,诱导槽深度及层数对防爬器缓冲载荷影响较小,但诱导槽深度越大、层数越多,载荷越不平稳。因此,为保证防爬器缓冲载荷的平稳性,应在满足峰值载荷要求的情况下,应尽量降低诱导槽深度及层数。

类向日葵夹芯圆柱壳径向冲击数值模拟

金属薄壁结构由于其优异的轻质性和耐撞性,一直被广泛地应用在汽车、飞机和火车等交通工具的碰撞动能耗散系统中。以一种类向日葵薄壁夹芯吸能结构为研究对象,研究了在瓣尖压和瓣间压两种径向冲击载荷下,类向日葵薄壁夹芯结构的变形模式、能量吸收能力、比吸能和平均压缩力。结果表明,类向日葵薄壁夹芯结构的壁厚、花瓣数、加载速度以及加载方向都会对结构的耐撞性产生一定的影响。在质量恒定条件下,随着外壳厚度的增加,瓣尖压冲击方式下薄壁结构的吸能效率降低,瓣间压比瓣尖压的比吸能最高多出了44.6%。随着花瓣数的变化,金属薄壁结构的吸能效率存在一个最优值。