热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究

目的 建立热空气作用下氟醚-2D(FM-2D)橡胶材料的老化本构模型,形成老化作用下橡胶材料力学响应分析方法,为准确评估橡胶密封件使用寿命提供依据。方法 探究热空气作用下FM-2D橡胶材料老化机理,基于连续介质有限变形理论框架,采用热力学耗散势函数法,引入橡胶老化过程的势能函数,据此建立考虑橡胶材料老化的超弹性本构模型,基于橡胶老化试验,完成本构模型参数标定,实现老化作用下橡胶力学响应的预测。结果 建立了热空气作用下橡胶材料的老化本构模型,依据老化试验数据标定模型参数,分析了热空气作用下橡胶材料本构模型的可靠性。结论 建立的热空气作用下橡胶材料的老化本构模型可准确预测橡胶随老化时间演变的力学响应,有效模拟了橡胶材料的老化过程。     

橡胶材料加速老化研究现状及发展趋势

论述了橡胶材料实验室热空气、臭氧、光老化等几种较为常用的人工加速老化试验研究现状,综述了热、氧、臭氧、光照等因素造成橡胶材料老化的作用机理及影响,总结了关于橡胶材料加速老化研究存在的问题和不足,以及今后研究可能的发展趋势。     

空中交通管制员疲劳状态实时监测方法的实现

在综合比较已有疲劳监测方法的基础上,结合空中交通管制岗位的特性,提出了基于面部特征识别的空中交通管制员疲劳状态实时监测方法,并讨论了其实现过程.首先从精确程度和可应用性两个角度对现有的疲劳监测方法进行了定性评价,确定了适合空中交通管制岗位的疲劳状态实时监测方法;然后讨论了基于面部特征识别的疲劳状态监测方法原理,设计了初步的疲劳监测指标,并通过试验确定了最终指标及其判定阈值;最后探讨了方法实现的可行性与实现流程,并对空中交通管制员疲劳状态实时监测与告警原型系统进行了初步功能设计.研究结果表明将基于面部特征识别的疲劳状态实时监测方法应用于空中交通管制岗位是适用、可行的,在此基础上进一步开发的疲劳监测系统将可为空中交通疲劳风险管理提供有力的支持.     

高温环境下薄壁试件随机振动疲劳研究

目的研究高温环境下薄壁试件的随机振动疲劳问题。方法综述国内外随机振动疲劳研究现状,制定有效的研究方案。首先,通过有限元法完成薄壁试件的动力学响应数值仿真计算与分析,基于改进的雨流循环计数法预估薄壁试件的疲劳寿命。然后,开展高温环境下薄壁试件随机振动疲劳试验,获取危险位置动力学响应与疲劳寿命。结果高温强振动环境下,结构的危险位置主要出现在固支边界或形状突变位置,且基频处的动力学响应峰值是结构疲劳寿命的主要影响因素,随温度和振动量级的增加,结构疲劳寿命呈抛物线降低趋势。结论通过仿真与试验的比对,验证了高温环境下薄壁试件随机振动疲劳仿真计算方法的有效性与可靠性。     

预腐蚀LY12CZ铝合金的疲劳寿命预测模型

目的研究铝合金预腐蚀疲劳的寿命评估模型。方法利用损伤力学模型,建立预腐蚀构件疲劳寿命预测模型,并利用LY12CZ铝合金进行预腐蚀疲劳的验证性实验。结果利用损伤力学建立的模型所得到的预腐蚀铝合金试件的疲劳寿命与实验结果吻合程度良好。结论基于损伤力学的铝合金预腐蚀疲劳寿命预测模型合理有效。     

工程橡胶压缩实验和缓冲特性分析

目的研究天然橡胶、丁基橡胶和发泡橡胶等典型工程橡胶的压缩变形行为和缓冲特性。方法首先总结橡胶材料特性和工程案例,进行三类橡胶的准静态和动态压缩试验,获取材料的应力-应变关系和压缩特性。并以此为基础,给出橡胶缓冲特性表征方法,进而对比和定量分析不同橡胶的缓冲特性。结果压缩实验结果显示,不同橡胶材料的压缩变形行为基本一致。缓冲特性分析表明,在相同应变水平下,实心橡胶的缓冲吸能能力明显强于发泡橡胶,而在相同应力水平下,橡胶材料的缓冲吸能能力则与材料实际所处受力区域有关。因此,在工程中选取橡胶缓冲材料时,应当考虑其所处的应力环境。结论根据不同橡胶材料的缓冲规律给出其对应的冲击防护适用场景,以此形成判据,从而为橡胶防护结构材料的选择提供参考。     

腐蚀损伤对典型铝合金结构疲劳寿命的影响研究

目的研究严酷服役条件下飞机结构的寿命衰减问题。方法以飞机关键结构模拟件为研究对象,基于编制的某机场环境加速试验谱进行当量加速腐蚀试验,采用MTS810材料试验系统进行预腐蚀后的疲劳试验。结果通过对试验结果的分析,确定了关键结构疲劳寿命腐蚀影响系数与腐蚀损伤尺寸之间的对应关系。结论关键结构腐蚀损伤宽度与疲劳寿命腐蚀影响系数相关性最好。     

动态载荷作用下大型复杂结构的振动疲劳分析方法综述

首先从目前存在的疲劳损伤现象拓展到工程各行业中服役结构的疲劳损伤情况,分析了振动疲劳损伤作用机理,并论述了振动疲劳研究的意义,阐述了振动疲劳的定义,其次分析了振动疲劳分析方法的国内外发展情况及研究现状。此外,通过对振动疲劳研究相关文献的梳理,总结出一些振动疲劳时域与频域方面的研究方法,并分析了各方法的优缺点。最后,根据在振动疲劳研究目前存在的一些问题,归纳出未来的研究发展方向。     

油箱积水环境对油箱结构疲劳安全寿命的影响研究

目的 摸索飞机服役条件下油箱积水环境对油箱结构疲劳寿命的影响,评估基于常规疲劳寿命除以理论分散系数确定的安全寿命是否可以保证服役环境下的飞行安全.方法 首先通过试验确定加速腐蚀试验中飞机油箱积水介质浓度,并结合飞机使用特点,确定战斗机机翼梁结构腐蚀-腐蚀疲劳试验环境-载荷谱.以此环境-载荷谱为基础,试验模拟油箱结构在地面停放和空中飞行所经历的腐蚀和腐蚀疲劳过程.采用结构和载荷谱分离的可靠性分析方法,研究腐蚀-腐蚀疲劳作用下结构的疲劳寿命.结果 对常温疲劳试验结果与腐蚀-腐蚀疲劳试验结果的对比分析,表明腐蚀环境虽然降低了结构疲劳品质,导致疲劳中值寿命降低,但对结构寿命分散基本无影响.结论 严重谱下疲劳分散系数可保证油箱结构的安全.     

基于扩展计划行为理论的驾驶员疲劳驾驶行为心理影响因素分析

为深入探究驾驶员疲劳驾驶行为的原因,基于计划行为理论(TPB),新增了法律规范和行为经验两个解释变量,构建了基于扩展计划行为理论(Ex-TPB)的驾驶员疲劳驾驶行为结构方程模型(SEM);通过对346份问卷调查数据进行分析,验证该结构方程模型的有效性;从社会心理学角度探讨影响驾驶员疲劳驾驶行为的心理因素以及各因素间的相关关系。结果表明:基于Ex-TPB的疲劳驾驶行为结构方程模型对驾驶员疲劳驾驶行为有较好的解释力和预测力;行为意向、知觉行为控制和行为经验显著正向影响驾驶员疲劳驾驶行为,其中行为意向的影响最显著;行为态度、知觉行为控制、行为经验和主观规范对驾驶员疲劳驾驶行为意向有显著的正向影响,法律规范对其影响最弱。     

某型橡胶减振器的加速老化寿命试验研究

目的对某型橡胶减振器进行加速老化试验研究,利用试验数据评估得到产品的贮存寿命。方法采用恒定应力加速试验方法,分四个温度应力量级,对橡胶减振器的压缩永久变形试样开展加速老化试验,获得试样的退化数据。对试验数据进行分析计算,评估得到橡胶减振器材料的贮存寿命。结果通过评估,得到该型减振器材料的贮存寿命能够达到12.36年,置信度大于0.99。同时利用减振器真实产品的老化试验验证了寿命评估结果。结论以温度为敏感应力,采用恒定应力加速贮存试验方法,可以在短时间内快速获得置信度较高的材料常温贮存寿命,结合真实产品验证评估结果,为类似产品的寿命预测提供支撑。     

某橡胶减振垫加速贮存老化试验及寿命预测

分析了减振垫的贮存环境应力及失效机理,建立了减振垫的性能退化模型及加速模型。选取直接描述减振垫工作特性的品质因数为性能退化参数,通过加速老化试验,在较短的试验时间内确定了减振垫的贮存寿命。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

某机载设备隔振安装设计分析与试验研究

目的提高机载设备典型U型谱环境下的抗振性能。方法采用数值法分析典型U型谱的隔振响应分析,确定隔振系统参数,设计隔振系统的刚度和阻尼,最后通过试验验证隔振器的性能及使用寿命。结果通过分析确定了给定典型U型谱的隔振设计最佳固有频率段为70~130 Hz,完成了某机载设备用隔振器的载荷计算,刚度和阻尼设计,并用试验验证了隔振器的性能及耐久性能。结论所设计的隔振系统满足该机载设备隔振安装的性能和振动耐久性要求,有效地提高了机载设备在U型振动谱环境下的抗振性能。     

某型飞机发动机隔振系统设计与振动特性分析

目的降低飞机由发动机振动引起的全机振动应力水平,改善全机振动环境。方法针对某型飞机发动机安装布局,设计一组斜置式橡胶隔振器,研究其隔振效果。建立由发动机假件、隔振装置及发动机安装架组成的隔振系统力学模型,利用有限元方法对隔振系统动态特性进行仿真,计算出其固有频率和隔振效率。结果从响应力曲线可以看出,在40 Hz以上橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果。结论所设计的隔振装置满足系统技术要求,斜置橡胶隔振系统起到了非常好的隔振效果,为此类飞机发动机隔振安装系统的研制提供理论依据。     

基于临界面的多轴振动疲劳寿命预测

目的提出一种新的基于临界面正应力的高周多轴疲劳寿命预测方法。方法通过对主应力进行投影,得到各时刻下临界平面内的应力大小,利用雨流法计算不同临界面下的疲劳损伤,并通过权函数,得到主应力的角度期望值,进而预测结构的疲劳寿命。结果通过试验件进行仿真模拟,对底端作用两个方向PSD频率范围为8～200 Hz,大小为0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的强制加速度激励得到多轴应力响应,以此计算4种工况下的随机加速度振动疲劳试验预测寿命,对比试验寿命误差基本处于2倍界以内。结论新的基于临界面正应力的疲劳寿命预测方法能有效预测多轴振动疲劳寿命。     

结构振动疲劳加速试验技术研究

目的提出一种用于评估随机振动环境下工程结构长期耐久性和疲劳可靠性的加速试验技术。方法通过开展一系列高斯和非高斯振动疲劳对比试验,系统研究影响结构振动疲劳寿命的各种因素,包括随机振动激励的均方根值、功率谱密度、带宽和峭度值等。结果非高斯随机振动激励的带宽和峭度值对结构振动疲劳寿命也有明显影响。结论当结构振动激励呈现明显的非高斯特征时,设计随机振动疲劳加速试验方案必须综合考虑振动激励的带宽和峭度值。     

基于剪切增稠液体的变阻尼隔振器动力学特性研究

目的研究一种具有变阻尼特性的剪切增稠液体(STF)隔振器。方法首先采用二氧化硅纳米颗粒和聚乙二醇200为工作介质合成剪切增稠液体,通过试验研究剪切增稠液体的流变特性。之后以剪切增稠液体为工作介质,设计一种活塞液压式减振增稠液体隔振器,建立隔振器的动力学模型,并通过数值仿真研究了该隔振器的减振性能;最后,研究剪切增稠液体隔振器隔振性能影响因素。结果当远离共振频率时,隔振器具有小阻尼特性;在共振区附近,由于剪切增稠效应,隔振器阻尼骤然增加,实现对共振峰的有效抑制。结论剪切增稠液隔振器可有效抑制共振峰,同时不会对高频隔振性能产生不利影响,有效解决了传统隔振器线性阻尼的固有缺点。     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

液-弹隔振器设计与试验分析

目的开展液-弹隔振器的设计及试验验证。方法基于反共振原理建立的液-弹隔振器动力学分析模型,推导了其动力学方程。结果建立了液弹隔振器隔振频率与相关参数的关系,依据相关参数完成了液-弹隔振器的设计,并进行了液-弹隔振器动力学性能相关试验,利用动刚度测试法和传递率测试法验证了液-弹隔振器性能,试验验证了液-弹隔振器高静态刚度和隔振频率点下的低动态刚度特点。结论实现了液-弹隔振器的设计,同时液弹隔振器在隔振频率点下达到60%的减振效果。