Digital Simulation of Full Scale Static Test of Aircraft

Full scale aircraft static test is a very important process of aircraft design, it is costly and time consuming. The testing accuracy and validity mainly depend on the rationality of the test scheme design. When the aircraft is being tested, the specimen＇s safety mainly depends on monitoring and understanding the testing data by way of evaluating the coherence with the digital simulation data synchyononsly. The test digital simulation can aid realizing above requirements and improving the test efficiency significantly during test scheme design stage or testing stage respectively. The key technologies and the solving methods of test digital simulation are presented and the application example is given.

大型飞机结构强度试验姿态转换与控制

针对以往大型飞机姿态转换过程存在潜在的胶布带脱落、局部失稳以及多种提升设备不协调等风险问题,提出一种大型飞机结构强度试验姿态转换与控制方法。通过设计位移提升装置和全浮动支持平台,确保飞机姿态转换系统安全可靠;应用协调加载控制系统,提出多点协调的位移提升控制方案,实现飞机姿态平稳转换和精准控制;研究飞机姿态实时测量算法,开发可视化监控系统,实现飞机姿态多维变量实时监控。通过全要素测试,验证了所提方法的合理性。试验结果表明:某大型飞机的姿态转换过程实现了多维度可视化监控,与传统方法相比,效率提升了约35%,可靠性及安全性大幅提升。

复合材料飞机结构强度新规范要点评述

基于过去20多年参与复合材料结构设计的经验教训和美国最新的军用飞机设计规范,阐述了中国复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。其要点为:以承认性能表征多样性和材料与结构同时形成为基础的材料和工艺要求;以承认初始缺陷/损伤对结构静强度有影响为基础的设计许用值确定方法;以需要特别考虑湿热环境影响为特点的静强度设计和验证;以承认静力覆盖疲劳和考虑冲击损伤阻抗为特点的耐久性设计和验证;以冲击损伤及损伤无扩展为基础的损伤容限设计和验证;以全尺寸部件和由试样、元件(包括典型结构件)、组合件组成的多层次积木式设计验证方法相结合为基础的结构验证试验。

大型水陆两栖飞机起落架强度试验技术

针对大型水陆两栖飞机起落架的超静定连接及高支柱结构所带来的试验问题,基于刚度等效理论采用数值仿真方法分别对起落架与机身连接和与试验装置连接模型进行分析,通过调整试验装置结构形式、尺寸及厚度等,实现起落架装置连接模型对机身连接模型在变形主方向位移的模拟;基于数值仿真的力学边界条件模拟,计算主起落架轮轴中心点在最大载荷时的位移,预先调整加载点安装位置以保证最大载荷时的加载精度。试验结果表明,在机尾下沉着陆最大回弹载荷内外轮分配比例为6∶4的工况下,轮轴中心点主变形方向的位移基本相同,两种连接方式各向载荷最大误差在7%左右。研制了集模块化、多功能和通用性于一体的机身刚度模拟自平衡试验装置,满足了主起落架8种工况的静强度试验需求,可为其他型号起落架试验提供参考。

云南某铁路冰碛土大型直剪强度特性试验研究

冰碛土是由冰蚀作用产生的碎屑物质和冰川产生以前就已存在的岩屑、碎石等松散堆积物,被冰川搬运并在冰川融化时沉积下来而形成的碎石类土,具有独特的侵蚀、搬运与沉积特征。由于冰碛土块石、碎石、角砾、砂土混杂,呈无胶结或泥质半胶结状态,水稳定性差、遇水易软化崩解,常常成为工程处治的难题。准确把握冰碛土强度特性是解决问题的关键,但必须以大试样尺寸、且不失冰碛土本身结构为前提。基于此,进行了原状冰碛土和相同干密度、不同含水率下的重塑冰碛土大型直剪试验,结果表明,原状冰碛土具有一定的结构性强度,重塑冰碛土强度将随着含水率的增加而降低。

基于MSC/PATRAN的飞机结构强度静力试验数据实时跟踪与处理系统开发

在Windows环境下,以MSC/PATRAN为平台,利用平台提供的二次开发语言PCL(Patran Command Language),并结合C++语言,通过客户化、增设特定的命令和窗体等技术开发了飞机结构强度静力试验数据实时跟踪与处理系统TestDTAS(Test Data Tracking,Analyzing and Processing System)。在结构试验进行中,TestDTAS可以实时地监测结构试验件中应力和位移的变化情况,并与理论分析结果进行对比,而在试验结束后,TestDTAS可以进行试验数据回放和分析,从而将试验与理论分析有机的结合在一起,对结构静力试验和结构设计有很高的实用价值。

红黏土-混凝土结构接触面残余强度特性试验研究

进行红黏土与混凝土结构接触面大型直剪试验,研究粗糙度对接触面残余强度的影响。试验结果表明:红黏土-混凝土结构接触面剪切应力-剪切位移曲线特征为应变软化型,结构面粗糙度增加能够明显提高接触面残余剪切强度,但这种影响随法向应力的增大而逐渐弱化;接触面残余摩擦因数(即残余强度与法向应力比值)随粗糙度增大而增大,最终接近或者超过土体内部残余摩擦因数,此时,接触面的剪切破坏发生在土体内部;结构面粗糙度对接触面的残余黏聚力的影响较大,而对残余摩擦角的影响较小。

基于强度条件的黄土结构性静力试验研究

土体的结构是其强度、变形的内在决定因素,黄土的结构性由黄土颗粒之间的联结结构强度和摩擦结构强度所决定。由此,提出了基于强度条件的黄土静力结构性参数即联结结构静力强度势参数m1ε、摩擦结构静力强度势参数mε2以及结构静力强度势参数mε,并通过黄土的三轴试验研究了原状黄土和人工水泥结构性黄土的结构性及基于强度条件的黄土静力结构性参数的变化规律,揭示了含水率、围压、轴向变形对原状黄土和水泥人工结构性黄土结构性的影响。结果表明,原状黄土的含水率越小,其结构性越强,结构破坏后土体强度损失越大;黄土结构的损伤破坏主要发生在小应变阶段。并对所提出的基于强度条件的黄土静力结构性参数的合理性进行了讨论。

飞机结构试验载荷演算方法研究

针对飞机结构静力试验设计问题，将计算机辅助设计技术引入这一领域，结合飞机的曲面外形，探讨了飞机结构静力试验设计中的分布式载荷和集中式载荷的演算问题。在ＵＮＩＸ工作站上Ｍｏｔｉｆ图形用户界面环境下完成了交互式的载荷演算软件，使载荷演算能够以较高的精度和自动化程度进行，并且可以使载荷演算的结果直观地以图形方式进行显示。

某型飞机全尺寸雷达罩静强度分析与试验验证

目的考核某型飞机全尺寸雷达罩的静强度,验证其计算模型的准确性。方法采用有限元计算和静力试验相结合的方法,对某型飞机全尺寸雷达罩的承载能力进行研究与试验验证。根据雷达罩的结构特点和载荷分布情况建立有限元计算模型,进行应力应变计算与强度校核,得到了雷达罩的应力应变云图。在此基础上,选用最严重载荷工况对雷达罩的承载能力进行试验验证。通过试验总体方案设计及加载实施方案优化设计,采用矢量加载技术和软硬结合的加载方式对雷达罩施加拉压载荷,保证各加载点的载荷均与所在表面的法向相同,与雷达罩实际受载情况一致。结果雷达罩的应力水平较低,承载能力较高;试验实测应力结果与理论计算结果有偏差,但应力分布规律合理,与理论分析计算结果的趋势基本一致;静力试验结果证明雷达罩及其与机身连接结构能够满足静强度设计要求。结论雷达罩静力试验测得的应变数据与有限元计算结果吻合较好,雷达罩本体及其与机身的连接结构满足强度设计要求。

飞机结构强度试验异常声源信号提取方法研究

针对飞机结构强度试验环境复杂的特点,进行了飞机结构异常声源信号提取方法研究。采用经验模态分解方法进行声源降噪处理,通过Teager能量算子加短时过零率的双参数双门限法,进行带噪信号的端点检测,形成了一套飞机结构强度试验异常声源信号提取方法。通过提取复材板断裂和铆钉断裂等飞机真实结构的异常声源信号,对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够在含背景噪声的信号中准确提取飞机结构异常声源信号,适用于飞机结构强度试验复杂环境中的异常声源信号提取。同时,为实现飞机结构异常声源快速定位和声源特征辨识奠定了技术基础。

预制预应力综合管廊受力性能试验研究

以2010年上海世博会园区综合管廊工程为背景,通过接头和整体结构足尺模型的单调静力试验,对采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊的受力性能进行了较为系统的研究。接头试验研究结果表明:采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊接头的受力过程分为消压、屈服和极限破坏三个阶段;破坏形态为预应力筋首先屈服,随后受压区混凝土压碎;破坏机制为桁架机制;接头抗弯承载力为设计弯矩的2.1倍,抗弯刚度随外荷载的增大而减小;接头试件的位移延性系数达到2.8,接头拼缝的转角延性系数达到3.1。整体结构试验研究结果表明:在四侧壁等值对称荷载作用下,采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊整体结构的受力过程可分为开裂、屈服和极限破坏三个阶段;破坏形态为接头与整浇侧壁端部截面屈服,结构形成塑性机构,达到承载能力极限状态;破坏机制为弹簧铰闭合框架机制;整体结构试件的极限承载力为设计荷载的3.2倍;整浇侧壁和含拼缝侧壁的位移延性系数分别达到3.87和2.91。本文研究成果为2010年上海世博会园区综合管廊建设以及预制预应力综合管廊的推广应用提供了技术依据。

大型飞机起落架载荷修正方法研究

大型飞机起落架静强度试验中,起落架受载变形后载荷施加点位置移动引起加载力线改变,从而带来加载误差。为提高起落架变形后加载的准确度,基于撬杠施加起落架载荷传统技术,提出载荷修正方法。该修正方法主要步骤为起落架实际施加载荷与理论载荷的转换。通过对撬杠施加起落架载荷力学模型进行分析,推导得到转换公式,使用该公式对理论载荷进行修正得到施加载荷。将未修正理论载荷和修正后施加载荷分别进行试验验证:通过本文误差计算公式得到的误差与实测误差最大偏差为3.1%,使用修正后的施加载荷进行的试验过程中载荷误差小于2kN,表明该误差计算公式的正确性以及修正方法的有效性。此方法可以实现大型飞机起落架发生变形后全过程载荷的准确施加,且无需加工额外工装,为同类型起落架静强度试验提供了理论参考。

对称阀控非对称作动缸动态特性研究

在大型飞机结构强度试验中,伺服阀和作动缸的选取是通过额定流量、负荷量以及行程来实现的,而二者的动态特性未给予充分考虑,可能导致伺服阀和作动缸不匹配,严重影响阀控缸的动态性能。为此,文中建立了伺服阀和非对称缸的传递函数,仿真分析二者动态特性对阀控非对称缸动态行为的影响,绘出伺服阀和作动缸伯德图。仿真结果显示:截止频率是阀控缸匹配特性的量度;保持阀控缸工作性能的最低截止频率为10 Hz。

插槽结构装配式桥墩足尺模型拟静力试验研究

为研究插槽结构高强度装配式桥墩在地震作用下的力学性能及可靠性,制作2个桥墩足尺模型进行拟静力试验,结合Ucfyber专业抗震软件,分析该桥墩结构受震时的破坏形式、刚度、承载能力及延性系数。结果表明:在地震作用下,插槽结构装配式桥墩承台位置以上80 cm高度范围内的墩柱为主要破坏区,150 cm高度范围内的墩柱为主要开裂区域,结构呈现塑性破坏特征。插槽结构并未破坏,说明其可以有效传递荷载。在拟静力加载过程中桥墩结构刚度持续降低,在破坏过程中有明显的屈服阶段,承载力随施加水平位移加大而缓慢下降。该插槽结构装配式桥墩承载能力和延性系数理论值及试验值均满足规范设计要求,说明其具有较好的抗震性能。

高强钢筋高强混凝土框架结构滞回耗能分析

本文研究配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的耗能性能与抗震能力。对2层2榀1/2比例的模型结构进行了拟动力试验,分析了高强钢筋的高强混凝土框架结构在地震作用下的滞回反应和耗能能力,探讨了结构在地震作用下的破坏机理,滞回特性及薄弱环节或部位。结构的延性系数达到4.0以上,等效阻尼系数达到0.055以上。试验结果表明,此类结构具有较强的变形和耗能能力,抗震性能较好,所提出的方法能够用于地震区高强混凝土框架结构体系之中。

浮空器设备挂架结构总体设计

设备挂架是浮空器系统的重要组成部分。依据对航空产品结构的设计要求,对设备挂架的各种结构形式进行了优、劣分析,并结合设备挂架的实际使用要求,选定了设备挂架的结构形式。根据内部搭载设备的安装使用要求,对设备在设备挂架内进行了布置,对挂架整体结构设计进行了详细设计;并采用计算机仿真手段建立设备挂架有限元模型,对设备挂架的刚强度特性进行了分析;最后对设备挂架进行了静强度试验验证。

飞机结构强度试验中的声发射应用进展

声发射技术作为一种无损检测技术,在飞机结构强度试验中得到了广泛的关注和研究。本文介绍了声发射技术的基本原理,总结了声发射技术在飞机结构损伤检测研究中取得的成果及应用情况,最后展望了声发射技术在全尺寸飞机结构强度试验领域的发展方向。

飞机结构静强度试验支持方案的确定

飞机结构试验是一个复杂的系统工程。飞机的支持方案是贯穿于整个试验过程的重要环节,它规定了试验件的支持状态,决定了试验结果的质量。本文通过对型号试验支持方案的进展历程和目前的发展动向的介绍,阐述了飞机结构试验支持方案制订的过程和考虑要素。

基于静强度试验的有限元模型修正技术研究

基于静力响应的有限元模型修正技术广泛应用于工程结构的参数识别中,需要解决软件实现、基准数据与目标函数选取,以及参数的灵敏度分析等问题。利用位移响应信息对损伤位置确定的悬臂梁进行了损伤程度的精确识别,对于损伤位置不能确定的情况,通过引入应变约束条件实现了损伤位置与损伤程度的同时确定。作为实际工程算例,将飞机静强度试验得到的位移响应与内力响应作为基准数据,利用模型修正技术确定飞机方向舵有限元模型边界条件。算例比较了不同目标函数和约束条件对修正效果的影响,并通过增加内力响应信息进一步修正了根部约束参数,为计算分析提供了精确有限元模型。