考虑温度影响的复合材料结构载荷测量方法

针对温度环境会影响应变法测量复合材料结构载荷精度的问题,提出了一种考虑温度影响的复合材料结构载荷测量方法。以某型飞机碳纤维复合材料平尾盒段结构剪力测量为例,首先,设计并完成了不同温度环境下的载荷校准试验;其次,采用多元线性回归法建立了常温下的复合材料结构载荷测量模型,并在不同温度条件下进行了载荷模型检验;最后,考虑温度影响对常温下的载荷模型进行了修正与验证。结果表明,文中方法具有可行性和较高的准确性。     

静力预加载结构弹塑性冲击屈曲的模型分析

为了研究静力预加载荷对诸如柱、圆柱壳等结构动态稳定性的影响,采用了一种简单的缺陷敏感弹塑性模型．该模型考虑了轴向和横向惯性的影响,着重探讨了载荷参数对结构动力屈曲的影响．     

短T型钢连接行为的有限元数值模拟

采用有限元法对短T型钢连接性能进行了模拟，建立了三维模型，考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性因素，分析了螺栓预紧力对结构行为的影响，得到了载荷-变形曲线和Mises应力分布云图，其结果与实验数据有较好的相关性，表明所建立的计算模型合理、准确．同时进一步讨论了该结构在火灾下的响应，分析了温度载荷对结构的影响，为钢结构半刚性连接的设计计算提供了有效的数值模拟方法，对制定抗火设计规范具有指导意义。     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

材料与载荷随机性影响下管路结构振动疲劳可靠性分析方法

为应对振动环境下管路结构高可靠性寿命评估问题，建立材料、载荷等底层因素随机性模型，并考虑随机性传递、综合作用，获得管路结构振动疲劳寿命可靠性分析模型。以典型材料试验结果及单自由度时域系统，证明了随机性模型的适用性及寿命模型的高效性。以液体火箭发动机典型管路结构为分析对象，评估其高可靠性寿命。分析结果表明：在试车振动载荷作用下，管路结构振动疲劳寿命符合对数正态分布，且寿命存在较大的分散性；所考虑的随机因素中，材料疲劳性能对寿命分散性的影响较大；对管路结构，在确定性寿命的基础上，应考虑至少不小于5倍的寿命缩减系数，以覆盖载荷及材料的随机性影响而获得其高可靠度振动疲劳寿命。该研究为液体火箭发动机可重复使用技术发展提供重要技术支撑。     

复合材料垂尾表面应变计粘贴技术

应变电测法是飞机飞行载荷测试最常用的方法之一。研究了纤维增强层合复合材料垂尾的飞行载荷应变电测方法。首先建立复合材料垂尾有限元模型,计算了在均布载荷下垂尾表面应变分布。然后根据有限元仿真应变分布结果,避开应力集中部位选取应变片粘贴位置,设计载荷测试电桥,利用载荷标定试验可测得垂尾的飞行载荷。最后对相同层数不同铺层顺序的垂尾模型进行计算,对应变片粘贴位置的表面应变进行细观分析和比较,分析了铺层顺序对表面应变的影响。计算结果表明,表层铺层角度对应变测试结果有较大影响,复合材料结构应变测试时应考虑结构的铺层顺序;而在载荷测试时,选取线性应变区则可不考虑该影响。     

垂尾跨声速弹性载荷研究

研究了战斗机垂尾在跨声速范围的非线性气动弹性行为和弹性载荷特性。针对飞机垂尾,计算了飞机垂尾的颤振边界,通过CFD/CSD耦合时域内推进结构运动方程,得到弹性结构的响应历程,并记录每一时刻的气动载荷和结构惯性载荷,将气动载荷信息转换到CSD的结点上,加载到结构模型上进行瞬态响应分析,得到结构的动应力响应,计算给出了0°侧滑角时不同马赫数下的颤振边界和Ma=0.9、侧滑角2°和10°时的非定常气动载荷与非定常惯性载荷和弹性载荷的时域响应,分析了惯性载荷、气动载荷和弹性载荷对颤振的影响以及方向舵对垂尾颤振的影响。     

风暴状态下自升式平台非线性动力分析模型

以风暴状态下的自升式平台为研究对象，建立了用于分析平台结构的非线性动力模型。该模型采用改进的Newwave模型描述随机波浪，借助非线性弹簧模拟平台结构的桩-土之间的相互作用，综合考虑了影响平台结构动力响应的动力敏感性、非线性以及波浪载荷的随机性因素；同时以波面极值出现前后的若干载荷循环作用下的结构响应结果作为对平台结构响应的估计，大大节省了计算时间。建立了简化的三维有限元结构模型。通过具体实例分析，给出了使用该模型进行风暴状态下自升式平台动力响应的计算步骤，并对分别采用非线性弹簧模型和传统的铰接模型时的平台结构动力响应进行了对比。计算结果表明，风暴状态下自升式平台甲板位移响应极值服从对数正态分布。使用该模型进行自升式平台动力响应分析时，能够兼顾模型复杂程度和计算效率，这为今后进行自升式平台结构动力可靠性分析奠定了基础。     

垂尾跨声速弹性载荷研究

研究了战斗机垂尾在跨声速范围的非线性气动弹性行为和弹性载荷特性。针对飞机垂尾,计算了飞机垂尾的颤振边界,通过CFD／CSD耦合时域内推进结构运动方程,得到弹性结构的响应历程,并记录每一时刻的气动载荷和结构惯性载荷,将气动载荷信息转换到CSD的结点上,加载到结构模型上进行瞬态响应分析,得到结构的动应力响应,计算给出了0°侧滑角时不同马赫数下的颤振边界和Ma=0.9、侧滑角2°和10°时的非定常气动载荷与非定常惯性载荷和弹性载荷的时域响应,分析了惯性载荷、气动载荷和弹性载荷对颤振的影响以及方向舵对垂尾颤振的影响。     

复合材料垂尾应变测试技术研究

应变电测法是飞机飞行载荷测试最常用的方法之一,本文研究了纤维增强层合复合材料垂尾的飞行载荷应变电测方法。首先建立复合材料垂尾有限元模型,计算了在均布载荷下垂尾表面应变分布。然后根据有限元仿真应变分布结果,避开应力集中部位选取应变片粘贴位置,设计载荷测试电桥,利用载荷标定试验可测得垂尾的飞行载荷。最后对相同层数不同铺层顺序的垂尾模型进行计算,对应变片粘贴位置的表面应变进行细观分析和比较,分析了铺层顺序对表面应变的影响。计算结果表明,表层铺层角度对应变测试结果有较大影响,复合材料结构应变测试时应考虑结构的铺层顺序,而在载荷测试时选取线性应变区则可不考虑该影响。     

粘结材料的力学性能分析

本文通过运用结构模型,分析了在静载荷和交变载荷作用下,物体之间的粘结材料的力学性能。探讨了初始应力、密度、应力振幅、位移和载荷交变次数等因素对粘结材料力学性能的影响。     

基于NURBS的反射面天线结构和辐射性能分析

大型反射面天线在各类结构载荷作用下会发生变形，从而影响其电磁性能，一般通过机电耦合分析来评估力学载荷对电磁性能的影响.针对传统机电耦合分析存在的模型异构、网格转换过程繁琐、几何精度损失，进而导致的分析效率低和效果差的问题，本文提出了一种采用非均匀有理B样条（NURBS）进行几何建模、结构计算及电磁分析的机电耦合分析框架，通过案例证明了本方法的便捷性和高效性，为计算结构载荷作用下的反射面天线辐射方向图和天线机械误差研究提供了有力的工具.     

复合材料螺栓连接载荷分配的数值模拟

航空结构中复合材料多钉螺栓连接中存在载荷分配不均匀现象.为衡量载荷的不均匀程度,定义了载荷不均匀度的概念.基于ABAQUS 6.10采用三维有限元数值模拟技术建立了复合材料单列4排单搭接三维有限元模型,有限元模拟计算结果与试验结果一致.基于载荷不均匀度,使用三维有限元模型分析了几何参数、板间摩擦和预紧力对载荷分配的影响,结果表明载荷不均匀度有助于定量化研究载荷分配问题和找到均匀化策略.     

基于隶属函数的小幅载荷结构疲劳寿命预测模型

针对Miner理论没有考虑应力级间相互作用和忽略低于疲劳极限的小幅载荷的影响,提出一种新的结构疲劳寿命预测模型.该模型采用隶属函数分析小幅载荷对构件造成的损伤,引入强化因子来描述各级应力对下级载荷所产生损伤的影响.算例结果分析表明,新模型与Miner累积损伤模型相比更能准确预测构件在随机载荷下的疲劳寿命,在工程中具有一定的实用价值.     

不同工况下螺栓连接梁有限元仿真分析与强度校核研究

为研究螺栓连接梁在不同危险工况下的结构强度及安全性，本文采用了仿真和理论相结合的方法，对受偏心载荷的螺栓连接梁危险工况进行综合分析。并针对仿真结果中应力较大的螺栓部分采用了建立子模型的方法进一步仿真分析，以确保横梁结构安全可靠。使用了力线平移定理对横梁所受载荷进行简化，并对横梁进行强度校核。研究结果表明：（1）横梁在危险工况下各结构均满足强度要求，且不同危险工况对横梁结构的变形及应力影响较小；（2）螺栓预紧力是导致螺栓结构产生较大应力的原因，而外载荷对螺栓结构的影响较小；（3）在忽略螺栓结构对横梁结构的影响后，横梁强度校核结果与仿真结果近似相同，且均满足材料的强度要求。综上所述，通过仿真分析及理论强度校核均可证明该螺栓连接梁在各工况下均能满足强度需求。同时该研究也为后续研究该类型横梁提供一定的仿真及理论依据。     

新型箱状组合压型钢板承载力研究

箱状组合压型钢板是压型板发展的一种新的结构形式，为进一步研究其性质，介绍了它的现场载荷实验情况，描述了建立有限元模型的过程，结合实验数据比较了3种模型，分析了两种因素对构件性质的影响，并通过实验数据对不同厚度的3种构件的性质做了对比。     

计及作业载荷的休闲渔船结构强度计算与分析

为研究外龙骨及作业载荷对休闲渔船船型结构强度的影响,进而为类似船型尤其是渔船结合作业工作的强度直接计算和疲劳分析提供思路与方法,以某捕捞体验式休闲渔船为研究对象,参照CCS《国内航行海船建造规范》的相关要求,利用有限元软件建立三维整船结构模型,分析了典型工况下不同外龙骨形式对休闲渔船结构强度的影响。同时,通过经验公式估算渔具阻力并加载至模型相应位置,研究了船型作业载荷对结构强度的影响。计算结果表明:外龙骨参与船型的总纵强度,但其具体形式对休闲渔船结构强度影响不大,同时作为捕捞体验式的休闲渔船,其作业载荷不是引起船型应力变形的重要方面。     

考虑惯性载荷的多材料结构拓扑优化

基于导重法构建了惯性载荷作用下的多材料结构拓扑优化数学模型，在体积约束下使得其结构柔度最小.将多材料拓扑优化问题分解为一系列单材料拓扑优化问题，采用材料属性有理近似模型（Rational Approximation of Material Properties，RAMP）来表达密度与弹性模量间假定的非线性函数关系，利用导重法建立惯性载荷下设计变量的迭代表达式并通过数值算例验证导重法在考虑惯性载荷作用下多材料结构拓扑优化的有效性.算例结果表明：RAMP插值方法相比其他常用插值模型得到的拓扑构型更清晰，灰度单元更少，在算例1的对比中结构柔度最高降低了35.2%.受惯性载荷影响越大的设计区域其分布的材料弹性模量越大，且高模量密度比能够显著提升结构刚度.     

基于Kriging模型的数据拟合及多场耦合动力学特性分析

航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,使得多物理场耦合问题越来越受到重视.以某型航空发动机压气机的叶盘系统为研究对象,采用循环对称分析法,建立了其单扇区三维流场和结构模型.考虑前一级静叶尾迹的影响,模拟了压气机内部的三维流场.基于Kriging模型实现了流场气动、温度载荷向结构场的传递,并讨论了气动、温度、离心力的耦合作用对压气机叶盘系统的疲劳寿命的影响.结果表明:利用Kriging模型进行多场耦合界面载荷数据的传递可以满足多场耦合动力学的计算要求.在低压压气机中,离心力载荷对叶盘系统的变形、应力起到主要作用,气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心力载荷引起的弯曲应力,但温度载荷会使得叶盘系统的最大变形增加.