电动通用飞机复合材料结构设计及验证技术

为了设计和制造出重量轻、工艺简单且经济实惠的电动通用飞机,提出了一种新型的复合材料结构设计和验证方法。对飞机的载荷传递进行了理论分析,采用CATIA对飞机结构进行建模,并使用PATRAN/NASTRAN进行了强度计算,根据计算结果,优化了复合材料铺层设计,采用二维图纸的形式快速完成发图。对所采用复合材料的组件和整机进行了一系列的力学试验验证,形成了一套适合轻型飞机的结构快速试验验证方法。根据不同类型零部件的特点采用不同的制造工艺,使生产成本和周期得到有效控制。设计结果、试验数据的有效性和工艺质量的可靠性已经在锐翔RX1E电动双座飞机上得到了证实,该飞机的各项性能满足设计指标要求。

双发通用飞机复合材料结构设计与验证

介绍了某种双发通用飞机复合材料结构设计方案与工艺实施路径,同时对飞机载荷计算、复合材料结构仿真分析与地面试验验证方法流程进行了论述,研究结论表明采用真空袋压法常温固化成型工艺的碳纤维泡沫夹芯复合材料可应用于小型通用飞机主承力结构设计,该设计思路可用于CCAR23部小型通用飞机复合材料结构设计与符合性验证的参照。

飞机复合材料结构设计

本文从结构设计角度，总结了复合材料结构设计中应注意的几个问题，并对复合材料的发展进行了阐述。

可重复使用航天器耐高温复合材料结构设计技术

针对未来可重复使用航天器需求,本文首先简要分析了国外典型重复使用航天器耐高温复合材料结构设计技术应用进展与特点,包括美国X系列、追梦者飞行器。然后从结构选材、设计和分析等方面,论述了可重复使用航天器大量应用先进耐高温树脂基复合材料整体结构相关的主要工程技术现状和发展方向,从工程应用角度为未来可重复使用航天器结构研制提供理论分析。最后介绍了未来需开展的可重复使用航天器耐高温复合材料结构设计技术重点研究内容。

复合材料薄膜盖结构与功能一体化设计

目的解决传统硬质泡沫塑料易碎盖存在的承压能力不足、冲破性能不稳定、不能有效防潮控湿、电磁兼容性差等缺陷。方法以某型导弹武器系统发射筒密封盖为主要应用对象开展薄膜盖设计,主要包括总体结构设计、零部件设计、功能设计及仿真验证。结果薄膜盖经密封、承压、冲破、电磁兼容等性能考核,均满足装备贮存使用要求,冲破盖体所受的最大峰值冲击力可稳定保持在1200~1600 N。结论建立了薄膜盖结构与功能一体化设计方法,可满足在研型号对新型密封盖的设计需求,并为新型号弹箭发射筒大尺寸密封盖的顺利研制提供技术储备。

民用飞机复合材料翼盒蒙皮结构设计研究

复合材料拥有力学性能可设计、较高比刚度和比强度等特征,将其应用民用飞机设计生产领域当中,能够在保障飞机设计质量基础上促进民用飞机实现轻量化设计。文章先分析了民用飞机复合材料翼盒蒙皮构型,随后介绍了民用飞机复合材料翼盒蒙皮结构设计,包括强度计算、结构方案、蒙皮荷载分析、设计参数调整、蒙皮检测、过渡区设计,希望能给相关人士提供有效参考。

某型飞机复合材料结构损伤分布规律

针对飞机复合材料结构的损伤和修理问题,对某型固定翼飞机机翼、机身等部位的复合材料结构应用和损伤情况进行统计,复合材料在该型飞机的主要应用形式主要有实心整体壁板和夹芯层合板2种,建立随时间变化的结构损伤分布模型,利用统计方法对损伤分布进行拟合和检验。结果表明:结构损伤的数量比例分别为蒙皮分层占75%、长桁分层约占20%、长桁脱黏约占4%;对数正态分布、Weibull分布、Γ分布均可以拟合这3种类型损伤的几何参数分布,其中对数正态分布模型的拟合效果最好;单架飞机的损伤几何参数分布规律不随时间变化,同型号飞机之间的损伤几何参数分布规律也高度相似,可采用统一的函数形式描述。

柔性矿物复合材料多尺度结构设计及介电储能提升

由于柔性矿物复合材料优异的介电储能特性,其在介质电容器用复合材料薄膜领域受到越来越多的关注,主要用于混合动力汽车、柔性可穿戴设备等。本文主要围绕多尺度结构设计、介电性能提升等方面综述了国内外柔性矿物复合储能材料在多尺度结构设计下介电性能提升的研究进展。首先分析了柔性矿物复合材料的分类方法及柔性制备工艺;其次以体系的多尺度结构设计为主线,揭示了提高材料介电性能的微观机制;接着在介电性能提升方面围绕提升介电常数、提高击穿场强、降低介电损耗三方面综述了相关的调控策略;最后讨论了体系在高温环境下服役的温度稳定性等亟需解决的问题,同时对现阶段柔性矿物复合储能材料中的热点和发展趋势进行了总结和展望。

复合材料浮体的结构设计与低成本制造

复合材料因其具有比强度高、比模量大、耐腐蚀、抗疲劳和可设计性强等特点,在海洋领域得到广泛的应用。鉴于传统浮体材料和先进的固体浮力材料在使用中的局限性,本文结合复合材料的特性和浮体的技术指标要求,设计一款新型结构的复合材料浮体,根据浮体的性能要求进行材料的选型,利用有限元仿真软件MSC/Patran进行结构设计和铺层设计,采用聚氨酯发泡工艺和真空灌注工艺等实现复合材料浮体的低成本制造。

磁性多相催化材料结构设计与应用研究进展

磁性多相催化剂具有优良的催化性能和独特的磁响应性,在外加磁场的作用下磁性催化剂与产物可方便分离,对工业生产实现催化剂的连续循环利用,降低生产成本具有重要意义。通过合理的结构设计,有望增加磁性催化剂的多功能性,拓展应用领域的多元化。综述了磁性催化剂的结构设计和制备方法,以及在催化各类有机化学反应中的应用,并展望了磁性催化剂在工业生产中应用的前景。

木质复合材料结构设计与制造虚拟仿真实验的开发及应用

以提升学生解决复杂工程问题的能力为目标,采用虚拟仿真技术,构建了木质复合材料结构设计与制造虚拟仿真实验系统。以胶合板产品生产为例,从生产过程的实际问题出发,设计了融合产品结构设计、工艺优化和质量综合评估等实践技能于一体的具有挑战性的实验任务。通过采用情境浸入式、任务驱动式和激励探究式教学方法,使学生在“做中学”和“反思中学”的过程中,自主架构知识体系,并实现了知识从理论到实践的有效迁移,达到了提升学生解决复杂工程问题能力和拓展创新思维的目标。

纤维基电催化材料的结构设计及应用

【目的】一维纤维材料因为具有大比表面积、高电导率、连续的电子传输路径和优异的结构稳定性,是一种理想的电极材料。纤维材料可以作为载体来耦合金属催化剂,也可以直接用作催化活性物质;通过对纤维和催化剂形貌、结构、以及复合方式的调控,可以满足不同催化反应的需求。【研究现状】纤维基电催化材料主要包括用作催化活性的支撑性纤维和含有本征活性位点的电催化纤维;当纤维作为催化活性物质时,主要有无机纤维、杂原子掺杂碳纤维和单原子锚定纤维等结构;当纤维作为催化剂载体时,金属催化剂通过嵌入或负载等方式与纤维载体复合,进而调控纤维基电催化剂的催化性能;不同的纤维基电催化剂可以满足多种催化反应的需求。【展望】为了探索真实反应条件下活性物质的结构演变,原位实时表征技术和构建自支撑电极将是纤维基电催化剂的未来发展方向。

尾座式电动飞机复合材料机翼结构优化设计

以复杂地形地区物资快速投送平台设计为背景,开展尾座式电动飞机复合材料机翼设计研究。对机翼结构载荷进行分析,对机翼结构构件布置和铺层进行设计,形成复合材料机翼结构设计方案。建立复合材料机翼结构有限元模型,开展典型工况条件下的静力分析,得到机翼结构变形、应力和Tsai-Wu失效因子分布。采用分步优化策略,以机翼结构铺层厚度和铺层角度为设计变量,开展机翼结构质量优化计算,优化结果表明,优化后的机翼结构在满足强度和刚度要求下质量减轻约47.77%,可为尾座式电动飞机结构设计提供重要参考。

5000kN双梁式复合材料液压机结构设计与有限元仿真

为解决复合材料三梁四柱液压机结构轻量化与成形工艺零件厚度不均匀问题,设计一台5000kN新型双梁双抗偏载结构的液压机。使用SolidWorks建立机身初始结构模型,采用ANSYS Workbench对液压机模型进行静态有限元分析,得到机身主要部件的应力和位移的分布情况,确保机架的刚度和强度以及整体性指标达到使用要求。同时,在中心载荷和两种极限偏载工况下,对液压机结构进行强度和刚度校核,获得满足工程要求的新型双梁液压机结构。

PDMS/SiC功能梯度复合材料3D打印主动混合喷头结构设计与工艺参数优化

以高黏度材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)和碳化硅(SiC)粉末混合液为例,利用流体动力学仿真模拟,设计并优化主动混合喷头。仿真分析不同螺杆结构对主动混合喷头混合效果的影响,选定双向四螺旋螺杆结构,同时探究了螺杆长度、螺杆与腔体间隙等结构参数对混合效果的影响规律,确定螺杆长度为12 mm、螺杆与腔体间隙为0.2 mm;优化了该结构的转速、入口速度等工艺参数,确定转速为60 r/min、入口速度为1 mm/s。此外分析了该结构在不同材料体积配比下均可进行有效混合。最后,通过打印试样,验证了该主动混合喷头能够实现复合材料的有效混合。

基于复合材料的地铁屏蔽门整体绝缘结构设计

目前国内地铁屏蔽门由于地下工况环境恶劣而普遍容易发生绝缘失效。针对当前地铁屏蔽门绝缘部件易失效、难排查、难维护的问题,文章提出了一种能有效解决屏蔽门绝缘失效及其引发打火问题的整体绝缘的复合材料结构设计方案,完成了各结构部件的绝缘设计,通过试验验证了该设计方案的可行性和有效性,为后续屏蔽门绝缘防护和安全升级提供了指导。

飞机复合材料蒙皮搭接结构电气性能分析与优化

本文旨在分析和优化飞机复合材料蒙皮搭接结构的电气性能。通过建立Comsol模型和Simulink等效电路模型,研究电流在结构中的分布和流动情况,并验证Comsol模型的准确性。通过对电阻值的计算和比较。结果表明,优化后的蒙皮搭接结构能够提高电气性能,使电流更加均匀地分布在结构中,从而提高整体的电导率和性能。

民用飞机复合材料翼面结构设计优化研究

碳纤维复合材料(CFRP)已成为民用飞机结构的主材料。特别是复合材料在机翼、尾翼结构上的应用,对于民用飞机减轻结构重量,改善飞行品质,降低维护成本,延长使用寿命等方面具有显著效果。该文面向飞机复合材料结构的工程研发,研究并总结了复合材料翼面结构设计与优化的任务、方法及流程。通过算例分析验证了方法的有效性及适用性。

TiB-Ti周期序构复合材料设计、制备及性能研究

高性能结构材料部件在航空航天、交通汽车、电子信息、冶金等领域具有重要的应用价值,得到了广泛研究。增强结构材料部件整体性能的方法主要包括材料本征性能提升和结构复合设计优化,但提高单一结构材料的本征力学性能的研究已接近极限。本研究旨在提出周期序构结构材料的理念,并采用一体化烧结制备出整体性能更好的结构复合材料,从而探索高性能结构复合材料发展的新范式。通过周期序构化的设计,构建了兼具陶瓷高硬度和金属强韧性的TiB-Ti功能单元,设计制备了不同周期序构模式的TiB-Ti高性能结构复合材料。在此基础上,对这些结构进行了力学性能研究,并通过分析其断裂模式来探究不同序构模式对材料整体性能的影响。结果表明,周期序构化可以通过改变材料宏观断裂模式和应力分散特性来提高材料的整体性能。这一研究新范式对其他结构复合材料的结构设计和性能突破具有指导和借鉴意义。对周期序构模式的复杂化探索,对周期序构结构材料的应用场景探索和其他性能测试研究也将是未来需要重点关注的问题。

轻型复合材料泡沫夹层机翼结构设计与分析

在给定外形尺寸的设计要求下,提出1种全复合材料轻型机翼结构设计模型。首先,采用薄壁工程梁理论,对2种机翼剖面构型(单闭室和三闭室)在三点弯曲载荷条件下,进行了正应力与剪应力分布计算。并对初始设计方案机翼进行了三点弯曲载荷下的加载破坏试验,随后选取了ABAQUS软件中1种适合于此类机翼模型的数值模拟方法,建立了机翼结构数值分析模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好。以破坏载荷作为衡量机翼结构极限承载能力的指标,以载荷/质量比作为衡量机翼结构效率的指标,设计了4种结构类型,10个方案的全复合材料机翼结构模型,并对每种方案进行了有限元分析。最后提出了1种在三点弯曲试验条件下,满足设计要求,并且承载能力强、结构效率高的全复合材料轻型机翼结构设计方案。