飞机牵引滑行工况下前起落架疲劳寿命仿真分析

为使机场运行更加高效经济,提出一种由牵引车将飞机高速牵引滑行至跑道起飞端的新模式。在牵引滑行工况下,前起落架要承受长时间长距离的高速重载荷牵引,同时受牵引车的加速和制动特性的影响,可能导致前起落架疲劳寿命降低。于是,针对飞机前起落架在该工况下的载荷分析以及疲劳寿命验证十分重要。通过Adams软件建立多体动力学模型,模拟真实工况,对不同牵引滑行速度下的牵引车-飞机系统仿真,获取到前起落架的载荷谱信息。结合前起落架有限元模型静力学分析和载荷谱,通过频域寿命分析法,在nCode软件中计算得到前起落架的疲劳寿命。结果表明,高速牵引滑行工况产生的大载荷加剧前起落架疲劳损伤,疲劳损伤从减震支柱凸耳向下阻力臂延展,疲劳寿命缩短3个数量级,需要对前起落架下阻力臂进行结构优化。本文中的研究可以为新牵引滑行模式下前起落架的疲劳寿命结构优化提供参考。

飞机着陆数值仿真及机场道面动载特性研究

为研究飞机着陆滑跑过程民用机场道面动荷载特性,以Boeing737-800机型为例,基于动力学仿真软件VI-Aircraft,建立了机身、起落架及轮胎三维数值仿真模型,根据某机场道面实测平整度数据创建道面仿真模型,形成了一套考虑气动力变化特性的飞机着陆冲击仿真方法,并通过相关起落架系统落震试验以及飞机-地面运动学理论解析两方面验证了仿真方法的可靠性。此外,系统讨论了各类着陆状态参数对道面动载特性的影响,明确了不同着陆状态参数影响下道面动载系数量化取值范围,揭示了各着陆状态参数对道面动载响应的影响规律及影响机理。研究结果表明:随着陆质量、接地速度及滚转角增大,道面动载响应显著增强;随着陆航向速度增大,道面动载响应明显减小;而随俯仰角增大,道面动载响应整体呈现波动减小的趋势。飞机着陆过程中道面动载系数敏感性因素从大到小依次为:航向速度、着陆质量、接地速度、滚转角与俯仰角,充分考虑各着陆状态参数影响,一般情况下道面动载系数DIM分布区间为1.18~1.80。研究成果可进一步拓展用于飞机着陆跑道桥的分析研究。

基于随机模糊聚类的负荷建模与参数辨识

针对实际负荷的无功功率变化范围比有功功率大的特点以及电力负荷的时变性和变结构性,提出了一种新的负荷建模与参数辨识方法。首先,对linearized-GNLD模型的无功部分进行了改进,以刻画实际负荷的无功部分往往比有功部分具有更大变化范围的特点;进而将有效性函数引入随机模糊聚类中,获得了无需事先给定分类数就能同时获得最佳分类数及相应聚类隶属度的随机模糊聚类新方法;最后,把所提出的新方法与改进的linearized-GNLD模型以及先聚类后辨识策略相结合而获得了新的负荷建模与参数辨识方法。相对于其他方法而言,所建立的模型无需事先给定负荷模型个数而使得实际应用更为方便;同时,由于先聚类后辨识策略,使得每一类负荷模型均是基于类似负荷曲线(节点电压、有功功率、无功功率的负荷曲线组)而获得,相应地所获得的负荷模型也具有更高的辨识精度和更好的推广性。算例证明了所提方法的有效性及正确性。

飞机非对称着陆和滑跑载荷分析

研究了飞机非对称着陆和滑跑载荷的分析方法。通过给定飞机初始滚转角，建立 飞机非对称着陆过程中全机动载荷分析模型；按照ＧＪＢ规定的１－ｃｏｓ跑道情况，完 成某飞机滑行过程的动载荷分析。计算结果表明，飞机非对称着陆和滑跑载荷分析 能够合理地模拟飞机真实着陆和滑跑过程中受载情况。

边坡极限承载力的下限分析法及其可靠度理论

应用极限分析的下限法求解边坡的极限承载力，借助于有限单元法和线性规划法，可以较容易地建立静力许可场，并进而求得极限荷载的最大值。该法具有严格的理论基础，克服了人工建立静力场的困难。对无自重的边坡极限承载力问题，应用该方法得到的数值解与经典塑性力学得到的理论解的比较说明了本法的正确性和通用性。针对建立在极限平衡理论基础上的可靠度分析方法的不足，利用蒙特卡罗方法获得了边坡承载力下限解的可靠度指标。为克服蒙特卡罗方法数据量大、经济性差的特点，应用随机规划的区间概率法求取了边坡承载力的可靠度指标，该法具有坚实的数学基础和鲜明的物理意义。

噪声作用下加筋板的几何非线性随机响应

提出了一种降阶模型、等效线性化和有限元相结合的方法,对噪声荷载作用下加筋板的几何非线性随机振动进行分析。基于大挠度有限元公式,得到加筋板的非线性运动方程。为了减少计算量,建立了结构的降阶模型,然后通过DMAP语言编程将等效线性化技术集成到NASTRAN有限元软件中。针对加筋板建立了梁-板组合的有限元模型,梁单元与壳单元共用节点,并确定梁的偏置和截面属性。本方法可以分别获得梁、板单元的应力响应均方根值,并可得到加筋板有/无加筋面各自的应力分布。最后对比分析了分别由线性和等效线性化方法得出的统计动态响应结果。结果表明,该方法可用于分析加筋板的几何非线性随机响应。几何非线性因素在加筋板随机振动响应预测中起着重要的作用,尤其是在强噪声载荷下。

风电齿轮箱在随机风载下的疲劳损伤计算模型

疲劳寿命是风电齿轮箱一个非常重要的性能。在风机整体分析、齿轮箱动力学分析和齿轮疲劳损伤分析的基础上提出了风电齿轮箱在随机风载下的疲劳损伤计算模型,其中风机整体分析用于获取齿轮箱在随机风载下的输入扭矩和输出转速,齿轮箱动力学分析是根据输入扭矩和输出转速计算各个齿轮之间的动态啮合力以及转速,齿轮疲劳损伤分析是将齿轮动态啮合力转化为弯曲和接触应力载荷块,依据线性损伤累计理论计算各齿轮的弯曲和接触疲劳损伤。在讨论部分,利用提出的疲劳损伤计算模型计算了在平均风速为11.5 m/s和18 m/s,湍流密度为14%的风况下,各齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳损伤,找到了各级齿轮中最危险的齿轮,对风电齿轮箱排错具有指导意义。

基于非线性容量负载模型下电网的级联故障分析

随着电力系统跨区域联网规模的不断扩大,大电网的鲁棒性越来越受到关注。为探究电气特征对级联故障的影响,首先,基于IEEE118系统分别构建了具有电气特征的加权电网和只具有拓扑结构的无权电网;其次,提出了一种非线性负载容量模型,利用该模型进行随机攻击下级联失效仿真,结果表明加权电网容量参数的阈值较无权电网小,对级联失效的抗毁性更强;最后,通过蓄意攻击发现,加权电网对权攻击的级联故障的抗毁性强于无权电网的度攻击。但是加权电网的介数攻击与无权电网类似,对级联故障的抗毁性较差;原因在于高介数节点为IEEE118系统中的变压器节点,对电网的传输十分重要,在实际电网中需要加强对其的保护。

西安城区出租车资源规划建模与评价

将西安市主城区划分为3个区域,一天分为3个时段来研究出租车资源规划问题。根据西安各城区人口量和万人出租车拥有量近似模拟出初始的潜在乘客需求量和出租车供给量相关数据,给出了出租车空驶时间和乘客满意度函数等相关模型。为分析不同时空下出租车资源的供求匹配程度,建立了以总乘客满意度和出租车空驶时间加权组合为目标的最优化模型,对出租车资源的规划程度进行分析评价。

源–荷互动环境下含高比例风电并网的自适应线性化概率潮流计算

高比例风电大范围波动与柔性负荷随机响应加剧了电力系统不确定性,传统半不变量法计算概率潮流(probabilisticpowerflow,PPF)难以同时处理强随机性和相关性,导致分析结果具有较大误差。提出一种计及源-荷强随机性的自适应线性化半不变量法PPF计算方法。考虑源-荷互动随机响应,采用高斯混合模型准确建立源-荷双侧不确定性模型。针对源-荷强随机波动特性,提出自适应线性化处理方式,采用迭代更新波动子区域的方式实现随机波动范围自适应多区域划分,并在划分区域内部线性化以减小潮流全局线性化误差。同时,计及风功率区域相关性,利用自适应线性化半不变量法的解析法获取区域整合重组后状态变量的各阶半不变量。最后,运用C型Gram-Charlier级数拟合状态变量概率分布。对改进IEEE30节点系统进行测试,验证了算法的准确性及有效性,并定量评估了源-荷双侧扰动对系统运行的影响。

飞机起落架滑行载荷识别

在飞机滑行方向跑道路面不平度为平稳随机函数的假设下，采用滑行过程分段等速化、起落架动态特性分段线性化方法，把原非线性非平稳随机振动问题，简化为分段线性平稳随机振动问题。在频域中采用频响函数描述飞机动态特性，计及全机刚体平动和俯仰模态及结构前ｎ阶弹性模态，给出了从飞机重心处加速度观测值识别起落架接地点载荷自谱密度函数的方法。起落架当量线性参数采用迭代求解。算例表明，本方法和程序可行。

高斯激励黏弹性夹层梁的非线性随机响应特性

黏弹性夹层梁的随机振动控制是一个重要的实际问题。基于性能可控黏弹性体的夹层梁具有无需改变结构设计的可优化性而倍受关注。虽然关于该可控黏弹性夹层梁的振动已有一定研究,但所用的动力学模型在几何或物理上是线性的,而对于较强激励情况则需要考虑非线性因素。首次考虑该黏弹性体的物理非线性,建立黏弹性夹层梁及其支承质量系统的非线性运动微分方程,并离散化为多模态耦合的非线性振动方程;对于平稳随机激励,运用统计线性化法推导等价拟线性系统,并计算系统的随机响应,得到黏弹性夹层梁非线性随机振动的均方位移,及等价的频响函数和功率谱,用以评价可控黏弹性夹层梁的响应抑制性能。

应用于分布式存储系统的网络编码方法研究

针对传统分布式存储网络负载不均而使用现有网络编码方案运算开销又较大的问题,提出一种新的线性随机网络编码方法——HE码,构建随机等重码作为编码矩阵,编码参数灵活,编码过程仅需异或运算,编码后信息向量使原始信息均匀分布。实验结果表明,基于HE码的线性随机网络编码方案比传统方案在均衡负载上有明显的优势,同时实现了线性的计算复杂度,为解决云计算、P2P网络等存在的网络瓶颈问题,提供了工程上可实用的方法。

滞变结构随机地震反应的等价线性化方法研究

归纳了目前常用的随机地震荷载和结构滞变恢复力模型,对扩散理论方法、随机平均法、摄动法、矩截断法、数字模拟方法和等价线性化法等非线性系统随机振动的常用分析方法进行了讨论。总结了等价线性化方法的理论、发展及其在滞变结构随机地震反应分析中的应用,认为等价线性化方法特别是近些年提出的局部和无参数等价线性化方法,是研究滞变结构随机地震反应的一种非常简明实用的分析方法。通过探讨随机等价线性化方法的误差和修正,认为等价线性化方法能够产生高精度的分析结果。对钢筋混凝土结构的地震可靠度分析方法研究,具有一定的参考价值。

一种基于检验载荷的自动选电桥方法

电桥选择在飞机结构载荷应变计测量方法中占有重要地位,直接关系着载荷测量的准确性。给出一种基于检验载荷的电桥选择方法,并将之应用于起落架载荷校准的应变计选择,并对其结果进行了分析。结果表明:该方法不但具有计算机自动选电桥的优点,而且还可保证所选载荷方程的精度;随着所选电桥个数的增多,预测误差有先减小,然后趋于平缓,最后增大的变化趋势。

随机载荷下盾构螺栓疲劳寿命分析

为提高盾构螺栓设计结果的可靠性,以某新型盾构螺栓疲劳寿命为研究对象,对盾构螺栓进行静强度分析。根据Miner-Palmgren线性累积损伤理论对螺栓进行疲劳寿命分析,运用Matlab软件模拟螺栓所承受的随机载荷,尝试在设计阶段无法获得实测载荷数据的情况下通过数值仿真方式模拟随机载荷,并运用线性累积损伤理论对盾构螺栓进行疲劳寿命分析。分析结果表明,通过对盾构螺栓进行疲劳设计可提高盾构螺栓的使用寿命。

飞机新牵引滑出方式下前起落架动响应分析

现行民航飞机离港时,需由牵引车推出泊位后再依靠飞机自身发动机动力进入跑道。为使机场更安全高效运行,人们正在探索一种全新的飞机滑出模式——牵引滑出,其无需发动机动力、即从飞机推出直至跑道端等待起飞均依靠地面的外部动力移动,由飞行员控制牵引车牵引的离港作业方式。其有助于实现高效、绿色、经济的机场运营目标。前起落架作为承载飞机重量和实现地面牵引滑行的关键组件,其动力学特性直接决定着飞机的高速牵引滑行安全,也影响着结构的后续飞行安全及全生命使用周期,故针对新一代牵引滑出方式的飞机前起落架力学行为开展研究十分必要。以某型民航飞机前起落架为研究对象,考虑减震支柱及牵引车轮胎的缓冲性能,研究了承受满载、高速牵引滑行时的前起落架的动特性、动响应行为,并给出了跑道随机不平度激励对前起落架随机响应的影响,获得了不同承载、不同牵引速度下前起落架动力学响应特性。结果表明,在前起落架满载高速牵引滑行中,牵引载荷在阻力臂的变形及振动响应中起主导作用。本文的研究结果可为新型牵引方式下前起落架的设计以及现役飞机的安全运行保障提供重要参考。