飞机着陆下沉速度最大值的确定方法

飞机着陆下沉速度是起落架设计和飞机设计定型试飞的起落架强度检查中的最主要的参数之一.本文按军用飞机强度和刚度规范中规定的要求,通过对皮尔逊Ⅲ型概率密度分布函数的推导,完成了在不同偏态系数Cs下的离均系数Φp和超越概率P的对应数值编程计算,并得到了相应的计算结果.据此可以确定各类飞机在各种着陆类型下的着陆下沉速度的最大值.这对飞机的设计研究提供指导.     

飞机起落架舱内轮胎爆破压力场测试研究

飞机轮胎爆破压力场分布模型对于飞机轮胎强度计算和起落架舱内防护设计至关重要。本文开展某型飞机起落架舱内轮胎爆破试验研究,利用高频动压传感器测试防护罩上关键点处的压力值,建立了轮胎爆破气流场压力分布模型,最后采用有限元方法对防护罩结构进行数值模拟并与试验结果对比分析。结果发现,航空轮胎爆破时间短暂但威力巨大,起落架舱内轮胎爆破最大压力值随初始压力和爆破距离呈指数关系衰减。根据试验结果分别提出了斜交胎、子午胎的爆破压力场分布模型并对防护罩进行了数值计算,所得应变值与数值结果误差在12%以内,说明所提出的压力场分布模型可用于起落架舱内防护罩设计。本文所提出的试验方法及爆破压力场分布模型为起落架舱内防护设计提供了参考依据。     

起落架落震试验机轮瞬态冲击转速的测试方法

飞机起落架落震试验中,机轮触台时的瞬态转速变化的测试数据对起落架安全设计和强度研究有着重要的意义.本文针对机轮在高速旋转冲击下,震动强烈并且瞬态转速变化范围大的特点,设计了非接触式机轮转速测试系统.采用M/T转速测量方法,实现了机轮在触台全过程中瞬态转速的准确测量.     

飞机起落架着陆与滑跑性能分析

阐述了一个能准确模拟飞机着陆与滑跑冲击特性的起落架分析模型,并通过落震试验的真实载荷-行程与该模型模拟计算结果的对比,显示了这种模型的有效性.为起落架设计与改进设计提供了一个实用的工程方法.     

用三维光弹性和应变片电测技术分析大型飞机主起落架的应力

主起落架是大型飞机重要的部件，其结构和载荷都十分复杂。为对主起落架进行详细的应力分析，本文不但提出一种整体制作主起落架三维光弹性模型的方法；而且将应变片电测技术应用于光弹性模型上，成功地为主起落架关键部件——活塞杆进行了方案的优化，并使其最大应力下降了４０％；同时提出一种载波计算机自动测量边界应力的方法。以上说明，对主起落架等复杂而重要的结构，实验应力分析方法是一种优化设计的有效工具。     

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。     

六自由度静定支持与约束技术在飞机载荷校准试验中的应用

在研究以往飞机载荷校准试验时非静定支持与约束方式的基础上,首次提出了飞机六自由度静定支持与约束方法;根据载荷校准试验得到的飞机受力分析结果,对飞机起落架支持与约束载荷进行了分解和简化,建立了飞机六自由度静定支持与约束工程模型;结合某型飞机的载荷校准试验对该方法进行了试验验证,结果表明:采用该方法可实现对飞机约束载荷的理论计算和实时监控,保证了飞机机翼等复杂结构部件在高载校准工况下试验过程的安全、可控;使飞机机翼的试验载荷量级提高到了限制载荷的43%,机翼载荷建模精度可控制在3%以内。     

航空轮胎爆破防护设计研究

飞机轮胎爆破引发的航空事故屡见不鲜,造成的事故甚至是灾难性的,因此民用飞机轮胎爆破防护设计必须通过适航认证.飞机起落架舱内布置有液压、压力信号器等系统关键设备,因此必须针对关键系统设备加装防护罩,保证在飞机轮胎发生爆破的情况下尽量减小对关键系统设备的伤害,以保障飞机系统安全.本文系统地研究了起落架舱内防护设计流程及方法,具体包括轮胎爆破防护设计准则和设计流程、轮胎爆破空气喷流模式试验研究、防护罩方案及防护验证试验技术等,航空轮胎爆破防护设计是系统性工作,本文的研究将对航空轮胎爆破防护设计提供一定的参考.     

面向增材制造的应力最小化连通性拓扑优化

增材制造与拓扑优化的有机结合将极大促进高性能产品的研发, 但现有基于拓扑优化的设计性能和可制造性研究多是独立开展, 或常局限于传统的刚度问题, 缺乏对工程中至关重要的强度问题的考虑. 面向增材制造, 针对协同考虑强度和可制造连通性的结构优化问题, 建立了材料体积和连通性标量场约束下的结构应力最小化拓扑优化模型. 针对求解过程中的不同数值困难问题, 提出了有效的优化求解策略. 引入基于P范数的全局标量场约束度量, 并结合稳定转换误差修正技术来实现对局部标量场的有效控制. 详细推导了相关灵敏度, 然后通过典型数值算例论证了文中模型及方法的合理有效性. 结果表明, 仅考虑连通性约束的刚度最大化设计不一定能避免局部高应力集中, 而该设计也不一定等同于应力最小化连通性设计; 充足的材料许用量和恰当的连通性约束边界条件对提高所研究设计的性能至关重要, 而应力凝聚参数取值并非越大越好, 合理取值才能有助于获取高性能设计. 此外, 优化结果也在一定程度上论证了可制造性拓扑优化中考虑强度问题的必要性和可行性.      

大型固定翼民用飞机系留载荷非线性计算分析

采用有限元法,充分考虑了固定翼民用飞机机体结构刚度分布对超静定问题求解的影响、起落架缓冲支柱"行程-载荷"之间的非线性关系、系留绳索单向承力特性以及起落架与地面之间的接触非线性,建立了大型固定翼民用飞机系留载荷计算模型并给出了相应计算流程;计算分析了风载作用方向、飞机重量、起落架机轮与地面摩擦系数、系留绳索刚度对飞机系留载荷的影响规律。分析发现:风载方向与航向平行(不平行)时,系留载荷较小(较大);由摩擦系数和飞机重量变化所引起最大系留载荷的差异分别为9%和35%,摩擦系数对最大系留载荷存在一定影响,而飞机重量对其影响显著;飞机重量越小,则最大系留载荷越大,在计算系留载荷时需要考虑可能的最小飞机重量;系留绳索刚度越大,则系留载荷越大,但飞机最大位移越小,在选取系留绳索材料时应同时考虑系留载荷和系留作用下飞机最大位移。     

板壳结构的应力约束拓扑优化设计

应用ICM 方法求解应力约束板壳结构拓扑优化问题,建立了寻求应力约束下结构重量极小化,每个设计变量控制多个单元的板壳结构拓扑优化近似显式的ICM 模型. 依据畸变能理论,将应力约束转化为畸变能约束,减少了约束数目. 采用精确对偶映射下的序列二次规划算法进行求解. 以MSC.Patran 及MSC.Nastran 软件作为二次开发平台,应用PCL 语言实现本文算法. 算例对于设计变量数等于单元数时的情况进行了计算,表明该方法有效可行.     

基于响应面法的五心底结构形状优化

三心底结构是国防、航空及航天等领域经常采用的结构,其旋转母线是由三段弧线组成的,对应着三个圆心,故得名三心底。三心底结构可调整的参数变量少,优化潜力小。根据三心底的形状推广出五心底结构,增加可调整的参数变量,然后对其进行优化。将响应面方法与模型参数化相结合,建立了以结构重量为目标及以结构强度为约束的形状优化模型。根据结...     

面向压电智能结构精确变形的协同优化设计方法

智能结构集智能材料与传统材料于一体,能够实现结构的主动控制,在航空航天等领域具有巨大的应用潜力.由于其系统复杂且具有多场耦合效应,智能结构的整体式优化设计方法成为结构控制技术研究的关键之一.为了提高压电智能结构的整体性能和变形精度,提出了同时考虑压电驱动器布局(分布位置及角度)和基体结构拓扑构型的协同优化设计新方法.采用多点约束方法 (multi-point constraints,MPC)建立压电驱动器和基体结构的连接,定义一种与测量点目标位移相关的权重函数,以实现结构的精确变形控制.通过协同优化设计,压电驱动器可以获得最优的分布位置及角度,同时基体结构获得最优的拓扑构型,从而提升了压电智能结构系统的整体驱动性能和变形精度.通过进一步分析,研究了精确变形、体分比约束与结构优化构型和整体刚度的关系,以及优化结果中可能存在的传力路径畸变现象.数值算例的设计结果表明,采用协同优化设计方法,能够扩大结构的寻优空间,有效减小变形误差,实现压电智能结构的精确变形控制.     

航天器天线桁架结构多目标优化设计

针对有附加结构的卫星天线桁架结构,提出了一种实现结构多目标优化的综合设计方法。首先,探讨了附加结构刚度对桁架结构动力学特性的影响,以便建立精确的有限元模型,为进行优化设计奠定基础。之后,交替采用代理模型方法和人机交互方式进行结构拓扑构型设计。其中代理模型是采用优化拉丁超立方法进行试验设计,结合径向基函数近似方法生成的。最后,应用NSGA-II全局优化方法实现以重量最小化和频率最大化的多目标优化设计,并根据分层图定量可视化地从Pareto前端和Pareto最优解集中筛选最优设计方案。优化结果表明,相对于初始方案可以在基频几乎不变的情况下,重量减小29.66%。该方法有利于提高设计效率,降低全局优化的复杂度,同时能够得到满足设计要求的设计方案,适用于多目标结构优化设计。     

用统一平面应变滑移线场理论求解厚壁圆筒的极限荷载

用统一平面应变滑移线场理论,得到了拉压性能不同材料的厚壁圆筒的极限荷载统一解,它也可以适用于拉压强度相等的材料,能充分发挥材料性能,减轻结构重量,取得多方面的经济效益。     

拓扑优化在变压器吊耳设计中的应用

将拓扑优化中的ICM(独立、连续、映射)方法引入到变压器吊耳设计中; 推导了吊耳孔边缘载荷的分布公式,并依据两种吊耳结构的有限元分析与拓扑优化结果,提 出了两种新的结构设计方案. 数值试验结果表明, 改进后的新结构能够满足强度、刚度的要 求,同时减轻了重量.     

FUZZY RELIABILITY-BASED OPTIMUM DESIGN OF LAMINATED COMPOSITES

In conventional reliability-based optimum design of structures, the reliability is computed based on the probability assumption, and the design objective and constraint are considered as deterministic ones. In many cases, however, there exist some fuzzy factors in the design objective and constraint functions. In this paper, the fuzzy reliability and fuzzy constraint are introduced to establish the fuzzy reliability-based optimum model for laminated composites. The examples show that the method developed in this paper can give consideration to both the reliability demand and the economic aspect of a structure. Since the fuzzy reliability-based optimum design is a 'soft' design, the present results provide a new methodology for the effective evaluation of structural reliability and bring us an alternative optimum design idea.     

非对称铺层复合材料层合板质量优化设计

复合材料广泛应用于航空航天等领域,追求轻量化设计已经成为研究重点。对复合材料层合板质量优化设计,可以减少层合板的纤维用量,减小层合板的质量,降低成本。首先研究复合材料层合板在承受轴向载荷时,产生的形变量、应力示意图,分析容易发生失效部位;以层合板铺层厚度为设计变量,最大应变、铺层比例等为约束条件,最小化层合板质量为优化目标,对碳纤维复合材料层合板铺层厚度等设计变量进行优化,利用强度理论对优化结果进行校核,结合力学试验对比分析优化前后层合板力学性能。结果表明:碳纤维复合材料层合板经过优化后,总质量减轻约16.7%,优化后的层合板满足复合材料强度理论,实验结果与软件仿真具有一致性,说明优化方法是合理可靠的。     

Improvement of Mechanical Properties of Wood-Plastic Composite Floors Based on the Optimum Structural Design

A study is carried out on the structural design of wood-plastic composite floors. The geometric parameters of the cavities, the structure, and the means to optimize the performance of these light boards are investigated. Various structural parameters of the boards, such as size,shape, and the pattern of cavities are also studied. The optimal structure can be determined by calculation and analysis of the strength, stiffness, weight and cost of the material. A finite element model for the mechanical analysis of wood-plastic composite floors is established; and the results are used to verify the strength criteria under bending deformation, which is the most common loading condition of flooring board.     

随机振动环境下航天器结构强度设计方法综述

随机振动环境是航天器结构强度设计重点考虑的因素之一. 目前, 在随机振动环境条件下, 航天器结构强度设计采取的方法主要为等效的准静态设计方法, 其等效原则可分为加速度响应等效、位移响应等效以及应力响应等效. 本文重点介绍了3 种等效原则的基本原理、处理方法、国内外发展现状及工程应用情况, 并在综合分析的基础上推荐使用基于位移和应力峰值响应等效的设计方法. 最后针对需进一步开展的研究工作提出了建议.