高度修正实现刚度等效的梁结构有限元建模方法

民用飞机中对于梁结构的有限元建模,一般采用刚度等效方法将梁建成杆单元与剪切板单元的组合形式,这种有限元简化方法仅能保证截面刚度与真实截面刚度近似等效,但有限元中的截面面积与实际面积却相差较大,致使有限元分析的结果不能准确反映结构严重部位的应力情况。针对传统刚度等效有限元建模方法的不足,提出一种采用高度修正的刚度等效有限元建模方法;将该方法的计算结果与传统建模方法的计算结果、理论计算结果、试验测量结果进行对比。结果表明:本文提出的高度修正的有限元建模方法比传统杆板系建模方法更准确,与试验结果更接近;将该方法用于民用飞机结构有限元建模,能够对真实结构进行更准确地模拟,分析结果也更精确。

民用客机后储藏室壁板结构隔声计算研究

民用飞机客舱噪声对乘客乘坐舒适性有较大影响。测试发现飞机客舱后部区域噪声频谱中出现了94 Hz 和274Hz的峰值噪声,为了确定噪声峰值的来源,首先对机体结构形式进行分析,对可能产生噪声的结构进行振动加 速度测试。通过振动测试分析表明,发动机低压转子和高压转子振动传递至加强框结构引发了振动噪声。同时,针对 噪声传递路径中的后储藏室壁板隔声特性进行建模和计算研究。声学有限元计算结果分析表明,后储藏室壁板对94 Hz和274Hz频率噪声的隔声能力弱,是客舱后部区域出现噪声峰值的重要原因。

基于最小二乘法的飞机发动机安装节动态力识别

飞机舱内噪声与振动控制的一个关键技术是获取发动机安装节处的动态力,从而实现对发动机振动引发的机体结构振动和舱内噪声进行预测和控制.但对于飞机,在飞行状态下不可能对发动机安装节处的动态力进行直接测量.通过采用最小二乘法正则化逆运算,利用地面状态下发动机安装节至吊挂或发动机安装节至安装节上的结构频率响应函数,以及飞行状态下吊挂或发动机安装节上相同位置处的振动加速度响应,对发动机安装节上的动态力进行识别.通过对比逆运算过程中的矩阵条件数,判定两组动态力识别的相对准确度.通过对两组数据识别的动态力均方根值进行对比,确认通过最小二乘法识别的发动机安装节动态力满足工程使用要求.

冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板典型力学性能的影响

采用CYCOM 7701/7781玻纤环氧织物预浸料和中温固化工艺制造复合材料单向层压板试件。将试件分为三组,分别在低温干态(cold temperature dry,CTD)、室温干态(room temperature dry,RTD)和高温湿态(elevated temperature wet,ETW)三种温度和试件吸湿情况下,测试复合材料单向层压板的无缺口拉伸强度、开孔拉伸强度、无缺口压缩强度、开孔压缩强度和冲击后压缩强度,研究冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781复合材料单向层压板典型力学性能的影响。结果表明:在CTD、RTD和ETW三种环境下,开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板平均拉伸强度均有十分不利的影响,拉伸强度下降约50%;开孔明显地降低了复合材料层压板的拉伸强度的变异系数;在CTD和RTD情况下,冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板平均压缩强度均有十分不利的影响,两种情况的影响比较接近,均下降45%~55%;在ETW环境下开孔使压缩强度下降约为50%,冲击损伤使压缩强度下降30%左右,表明开孔对压缩强度的影响比冲击损伤更为显著。

一种准零刚度声学超材料板的低频宽频带隔声行为

在传统弹簧-振子局域共振基础上,本文并联倾斜弹簧负刚度机构,提出一种新型的准零刚度局域共振型声学超材料板,以实现低频宽频带有效隔声.首先,从动力学角度推导准零刚度结构的归一化等效刚度;然后,基于等效介质法建立声学超材料板的隔声理论模型,并通过理论分析和数值模拟(有限元)结果,讨论其在正负等效刚度区的隔声效果;最后,为验证理论预测的准确性,制备准零刚度超材料板样件并采用阻抗管对其进行测试.结果表明:在正刚度区,增大弹簧的刚度比或预压缩量可显著降低超材料板的局域共振频率,如在10 Hz附近获得30 dB的传输损失,实现了超低频隔声.在负刚度区,超材料板不产生局域共振现象,且可避免“吻合效应”引起的隔声低谷现象,故可在53-1500 Hz宽频段内实现大宽带隔声(大于30 dB),相较传统材料或类似的超材料具有显著优势.进一步利用理论模型,从等效质量面密度、反射系数和声阻抗率等多个角度,分析了超材料板的隔声机理,在隔声峰处发现了负的等效质量密度,且隔声谷处产生了低频“吻合效应”.本文提出利用准零刚度局域共振思想实现低频宽带隔声的方法,克服了传统超材料需减小刚度或增大附加质量的不利特性,对低频隔声结构的设计具有重要的理论指导意义.