金属多级类蜂窝的压溃行为研究

通过实验和数值模拟方法系统研究了单胞壁开孔金属多级类蜂窝与双胞壁开孔金属多级类蜂窝的压溃行为.重点分析了试件尺寸、开孔位置、孔偏距和孔梯度等因素对多级类蜂窝力学性能的影响.结果表明,多级类蜂窝的压溃过程可分为3个阶段:弹性变形、屈曲变形以及密实;单胞壁开孔多级类蜂窝的压溃过程趋向于渐近内凹压溃,而双胞壁开孔多级类蜂窝趋向于轴向压溃;试件尺寸对多级类蜂窝的力学行为有明显的影响,当胞元数达到一定数目时,其力学性能几乎与蜂窝胞元数无关.单胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力大于双胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力,但其平均压溃应力小于双胞壁开孔多级类蜂窝的平均压溃应力;与传统蜂窝相比,蜂窝胞壁开孔设计降低了蜂窝材料的比吸能;孔偏距的存在导致单胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力降低,但随着孔偏距的增加其平均压溃应力呈先减低后增加趋势;多梯度孔设计对多级类蜂窝材料的力学性能有重要影响,与均匀孔多级类蜂窝相比,正梯度孔分布设计降低了多级类蜂窝峰值应力,但提高了其平均压溃应力;多梯度孔分布设计对多级类蜂窝的峰值应力和平均压溃应力影响不大.     

时变系统地面颤振模拟试验方法研究

地面颤振模拟试验是一种颤振验证的全新试验技术,可作为当前颤振验证试验手段的有效补充。飞行器在实际飞行过程中,结构的动力学特性及承受的载荷是不断变化的,对于受气动加热影响的高超声速飞行器,这一时变特性则更加显著。本研究提出了基于代理模型的时变参数非定常气动力模型建模方法,建立了基于PID控制器的时变系统地面颤振试验方法,并通过标准试验件进行测试验证。试验结果表明,本研究提出的非定常气动力建模方法能够准确获得具有时变特性的气动力模型,建立的地面颤振试验方法能够有效应对颤振系统的时变特性获得准确的结构颤振边界数据。     

金属多级类蜂窝的压溃行为研究

通过实验和数值模拟方法系统研究了单胞壁开孔金属多级类蜂窝与双胞壁开孔金属多级类蜂窝的压溃行为. 重点分析了试件尺寸、开孔位置、孔偏距和孔梯度等因素对多级类蜂窝力学性能的影响. 结果表明,多级类蜂窝的压溃过程可分为3个阶段:弹性变形、屈曲变形以及密实;单胞壁开孔多级类蜂窝的压溃过程趋向于渐近内凹压溃,而双胞壁开孔多级类蜂窝趋向于轴向压溃;试件尺寸对多级类蜂窝的力学行为有明显的影响,当胞元数达到一定数目时,其力学性能几乎与蜂窝胞元数无关. 单胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力大于双胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力,但其平均压溃应力小于双胞壁开孔多级类蜂窝的平均压溃应力;与传统蜂窝相比,蜂窝胞壁开孔设计降低了蜂窝材料的比吸能;孔偏距的存在导致单胞壁开孔多级类蜂窝的峰值应力降低,但随着孔偏距的增加其平均压溃应力呈先减低后增加趋势;多梯度孔设计对多级类蜂窝材料的力学性能有重要影响,与均匀孔多级类蜂窝相比,正梯度孔分布设计降低了多级类蜂窝峰值应力,但提高了其平均压溃应力;多梯度孔分布设计对多级类蜂窝的峰值应力和平均压溃应力影响不大.      

全机非对称外挂状态颤振分析

对非对称外挂状态飞机的颤振特性作了分析,并对计算结果进行了窜支自动跟踪及可视化处理,取得满意的结果,为非对称密集模态飞机结构的颤振分析和数据处理积累了许多有益的经验.     

航空结构动力学研究的进展与展望

飞机服役过程中,会经历地面滑行、空中机动等复杂的动态过程,飞机结构与系统在这些动态过程中将经受各类动态载荷的单独或联合作用,由此产生的结构动力学问题与飞机的服役安全和乘员的乘坐品质等直接相关,是航空工程中的关键技术难题。本研究梳理了军用飞机结构完整性大纲和结构强度规范,以及运输类飞机适航规章中的结构动力学相关要求,给出了结构动力学在航空装备研制流程中的相互关系,并从载荷、结构、响应和控制的角度,对航空结构动力学研究的主要问题进行了分类。从振动疲劳寿命预计与舒适性评估、振动主被动控制、复杂与极端环境结构动力学等几个重点方面,对航空结构动力学研究现状进行了综述,并结合未来航空装备研制的需求和振动新兴前沿技术的发展方向,对航空结构动力学的未来发展方向进行了展望。     

基于ALE,CEL和SPH方法的球形破片高速冲击充液结构对比研究

为研究ALE,CEL和SPH方法在高速冲击流固耦合动力学数值分析中的差异性,开展球形破片高速冲击充液结构数值模拟研究。建立经文献资料验证的ALE,CEL和SPH三种动力学模型,研究了流体压力变化、形成的空腔尺寸、破片速度衰减变化和充液结构变形等模拟精度,并分析相应的计算成本。结果表明,ALE,CEL和SPH三种方法均能有效模拟破片高速冲击充液结构的流固耦合动力学过程;ALE方法预测的空腔尺寸精度较高;CEL方法预测的流体压力、破片速度衰减和充液结构变形精度较高;SPH方法预测的空腔尺寸、破片速度衰减精度较高;当网格尺寸一致时, SPH方法计算时长约为ALE和CEL方法的两倍,但SPH方法前后处理更加简便。     

基于遗传算法的机翼柔性蒙皮全参数优化设计

为解决变弯度机翼前缘柔性蒙皮结构设计问题,提出基于遗传算法的柔性蒙皮全参数优化方法。采用"刚度剪裁"设计理念,以大型远程飞机前缘为研究对象,通过优化变量缩减、设计区域规划和边界条件位移等效,对柔性蒙皮结构进行工程简化,在保证变形精度的同时达到降低模型复杂度的目的;基于遗传算法对蒙皮结构进行全参数同步优化,以获得混合优化变量的全局最优解。研究表明,该方法在兼顾优化效率和制造可实现的基础上,使前缘蒙皮变形的最小二乘误差(LSE)降低60%,最大偏移误差降低64%,可显著提高变形精度。     

基于试验热负荷补偿的气候实验室温度控制方法研究

针对超大空间气候实验室温度控制负荷变化大、控制过程响应慢的特点，提出一种基于负荷变化的气候分区补偿温度控制方法。首先通过分析实验室空气温度调节工艺原理，进行实验室温度控制系统的动态特性分析；其次根据实验室温度场控制精度和均匀性要求，制定了实验室气流分区补偿和载冷剂双级温度控制策略；最后，计算实验室降雪试验工况的热负荷，设计了基于热负荷前馈的串级温度控制器。实际运行结果表明，该控制方法在升降温过程能快速跟踪期望温度曲线，升降温速率稳定维持在3℃/h,温度到达稳态时控制精度为±2℃,可快速补偿试验区域负荷变化导致的温度突变，达到了气候试验温度控制要求。     

服役飞机极端环境应力事故树分析方法

针对极端环境应力与飞机服役风险评估之间关系的复杂性和不确定性问题，采用事故树分析方法对服役飞机事故与极端环境应力相关性进行系统分析和探讨。首先基于极端环境应力导致飞机事故的相关数据库数据的统计分析，构建了飞机极端环境应力因素集及飞机极端环境应力事故树；然后根据极端环境应力作用机理分析及严酷度数学模型，计算极端环境应力导致飞机事故发生概率，评估极端环境应力直接相关严酷度，预测极端环境应力与飞机服役事故的关联度；最后总结形成了一种服役飞机极端环境应力事故分析方法。研究结果表明了积冰、雨、侧风、雾对服役飞机安全飞行影响极大，可为极端环境下飞机维保、签派及安全运营提供支持。     

考虑温度效应的起落架落震缓冲性能研究

为了研究环境温度对起落架缓冲性能的影响，以某型飞机起落架为研究对象，考虑温度对起落架动力学模型中空气弹簧力和油液阻尼力的影响，提出了一个包含温度效应的起落架动力学分析模型，并通过试验在一定温度范围内(-35℃～60℃)进行了验证。结合试验数据和仿真模型给出了空气多变指数、油液阻尼系数的设计指导值，并研究了温度对起落架缓冲性能的影响规律。结果表明：环境温度对起落架缓冲性能影响显著，表现为起落架落震动载荷的变化；同时发现缓冲器腔内气体较油液受温度影响更为敏感，低温状态时气压的变化以及油液物理状态的改变会使得缓冲器性能明显恶化，缓冲支柱行程变化率达到25%;对于可能工作在复杂环境下的起落架，设计阶段需要充分考虑温度对缓冲器内气压和油液的影响，确保飞机着陆安全。