轻型飞机机翼气动/结构协同优化研究

探讨用协同优化方法能否有效地解决机翼气动／结构一体化设计优化问题。首先对基本的协同优化和基于响应面协同优化两种方法的特点进行了探讨，然后以轻型飞机机翼气动／结构一体化设计为例，着重研究如何用协同优化方法建立机翼气动／结构一体化设计的优化模型。研究结果表明，基本的协同优化算法不能有效地解决该机翼气动／结构一体化优化问题，而基于响应面的协同优化方法在求解这一问题时具有较好的鲁棒性。     

基于Kriging代理模型的结构形状优化方法研究

建立了一种进行结构形状优化的工程方法。该方法利用试验设计法选取位置变量样本点,并对各个样本点对应的结构进行尺寸优化,然后根据样本点和尺寸优化结果建立Kriging代理模型,再利用遗传算法求出位置变量最优解,进而得到结构最优解。最后进行了15杆平面拱式桁架、悬臂梁和25杆空间桁架三个形状优化算例,算例分析结果表明:该方法思路清晰、适应性强、优化效果明显,具有较大的工程应用价值。     

复合材料刚度性能表征的协同损伤力学模型

针对复合材料层合板的弥散型损伤,提出一个刚度性能表征的协同损伤力学模型. 该模型兼顾了微观物理损伤响应和宏观材料刚度性能表征. 从微观角度,建立细观RVE 模型求解裂纹表面张开位移和滑开位移,以此定义损伤张量,并在宏观上通过对材料应变和损伤表面位移进行均匀化处理,建立单向板或层合板的损伤刚度矩阵和损伤张量之间的联系. 以基体裂纹为例,详细分析并建立了横向裂纹和纵向裂纹的损伤本构. 计算了[±θ/90₄]_S 铺层层合板中基体横向裂纹对刚度性能的影响,结果表明该方法能够准确地预测复合材料层合板由损伤导致的刚度性能衰减.      

疲劳裂纹形成寿命预测方法综述

本文对预测结构疲劳寿命的主要方法作了系统的回顾，并按控制参数将它们分为４类：名义应力法，局部应力应变法，能量法和应力场强法．对这４类方法从多方面作了简要的比较，从宏观力学观点看，应力场强法能比较好地解释疲劳现象，且与疲劳机理比较符合     

考虑日历环境影响的结构日历寿命研究

为科学地确定飞机结构的日历寿命，本文认为飞机结构的损伤历程是地面停放环境和空中疲劳载荷协同作用的结果，并提出以动态的S－N曲线为基础，采用传统的名义应力法和Miner累积损伤理论来估算结构日历寿命的方法。     

块谱特征与疲劳裂纹随机扩展

目前的疲劳裂纹随机扩展模型大多建立在损伤逐步累积的基础上，其数学描述繁琐复杂，计算用时较多。本文较为深入地研究了载荷分散性对裂纹随机扩展的影响，定义了块谱强度Ｓｅｑ和形状因子α，并用这些特征去描述载荷分散性对裂纹随机扩展的影响，结果表明裂纹随机扩展的均值可以用块谱强度Ｓｅｑ恰当地描述，而块谱的形状因子α可以很好地反映裂纹随机扩展的方差，因此通过块谱的特征迅速获取裂纹随机扩展的参数是可行的。     

复合材料层合板面内渐进损伤分析的CDM模型

基于连续介质损伤力学,提出了一个预测复合材料层合板面内渐进损伤分析的模型,它包括损伤表征、损伤判定和损伤演化3 部分. 模型能够区分纤维拉伸断裂、纤维压缩断裂、纤维间拉伸损伤和纤维间压缩损伤4 种损伤模式,定义了与4 个损伤模式对应的损伤状态变量,导出了材料主轴系下损伤前后材料本构之间的关系. 损伤起始采用Puck 准则判定,损伤演化由特征长度内应变能释放密度控制. 假定材料服从线性应变软化行为,建立了损伤状态变量关于断裂面上等效应变的渐进损伤演化法则. 模型涵盖了复合材料面内损伤起始、演化直至最终失效的全过程. 完成了含孔[45/0/-45/90]_2S 层合板在拉伸和压缩载荷下失效分析,结果表明该模型能合理进行层合板的强度预测和损伤失效分析.      

复合材料胶接结构有限元分析方法研究进展

胶接结构的强度分析方法可以分为解析法和数值法两类,数值法主要是有限元方法.本文综述了复合材料胶接结构的有限元分析方法,按照胶接结构有限元模型建立的物理机理,将胶接结构力学分析模型分为基于有限元应力分析模型、基于断裂力学模型和基于损伤力学模型3类.详细介绍了这3类模型中的主要有限元建模分析方法:三维应力分析方法、虚拟裂纹闭合技术方法和内聚力模型方法,介绍了每种方法的基本思想、适用范围、优缺点、改进和扩展、有限元建模的实施步骤,以及有限元分析中应用该方法所取得的成果.第五部分从适用范围、应力奇异和破坏判据3个方面对这几种分析模型进行了对比分析.最后,对该领域发展趋势进行了展望.      

基于Beta分布形状的拟合优度检验

本文指出了拟合优度检验中选用经验频率公式时存在的误区,对顺序统计量失效概率分布进行了偏态和峰态分析,提出了一个基于Beta分布形状特征的经验分布函数,给出了精确值和近似值两种计算方法,在此基础上建立新的极值型检验统计量．利用Monte Carlo方法进行数值模拟,得到0．01、0．05、0．1显著度水平下检验统计量的临界值,并利用常用的分布模型进行检验功效比较,数值模拟结果表明基于分布形状的经验频率公式能更好地反映顺序统计量失效概率分布的集中趋势,证明了本文提出的两种检验统计量在中小样本条件下具有更优的检验功效．     

用自动矩阵方法枚举结构的主要失效模式

本文发展了一个考虑元件强度的自动矩阵方法，并基于这一方法和实际工程结构的特点，提出了一个枚举结构体系主要失效模式的方法，这一方法简单且能有效地枚举出结构体的主要失效模式。