用于直升机舱内降噪的主减支撑吸振技术研究

目的 通过控制主减速器结构声,进一步实现直升机舱内降噪。方法 在主减支撑结构上进行吸振设计,从根源上抑制齿轮振动向机身传播。基于某直升机,利用传递矩阵法,建立支撑结构/吸振器的动力学模型,进一步结合有限元法建立支撑结构/舱段结构/声场的声振耦合系统动力学模型,验证该技术的中高频减振和降噪性能。在此基础上,分析吸振频率、质量和阻尼对支撑结构振动传递特性的影响规律。根据某直升机的降噪需求,设计得到一组满足需求的样例参数,并开展声振耦合仿真分析。结果 在主减支撑结构上附加总质量为4 kg的吸振器结构,即可实现舱内目标频率降噪超过35 dB。结论 主减支撑结构吸振设计可有效控制舱内中高频主减结构声。     

复合材料太阳翼基板声学疲劳特性研究

研究航天器在声激励下的疲劳行为及其演变规律,对证航天器的运行安全。针对碳纤维蒙皮-铝蜂窝的太阳翼基板声致疲劳问题,使用耦合FE/BEM方法,建立航天器太阳翼基板的数值分析模型,以声学试验结果为依据,对仿真模型进行验证。噪声激励持续作用60 s后,损伤率分布呈沿结构长轴对称状态,疲劳危险点处最大损伤率D=0.0232,太阳翼基板未出现疲劳破坏,最短疲劳寿命T=2.58×103s。太阳翼基板中心区域为结构设计薄弱处,该区域在多阶模态下的应力水平较高,疲劳寿命较短,极易导致疲劳破坏。     

飞机结构腐蚀数值仿真模拟的研究进展

系统介绍了飞机结构腐蚀数值仿真模拟中应用较为广泛的元胞自动机方法、有限元方法、边界元方法,尤其是它们在点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀仿真的研究现状,并对各自方法的优点和缺点与适用的范围进行了阐述,以期对该领域的研究者提供一定的导向作用。     

航天器动力学试验评价技术

回顾了国内外航天器动力学试验评价技术的研究和应用,分析了国内航天器动力学试验存在的问题,阐述了复杂航天器的发展对于航天器动力学试验评价体系提出的新要求,重点分析了在评价内容、航天器环境、航天器环境模拟方法、航天器环境效应、测量与分析、评价方法及准则方面必须突破和解决的若干关键技术,展望了航天器动力学试验评价技术的发展前景。     

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。     

基于有限元法的随机振动与噪声复合响应数值模拟分析

目的实现结构宽频域随机振动与噪声复合响应分析。方法针对噪声与随机振动复合响应分析问题,首先基于声学流体流固耦合动力学有限元分析理论,利用现有商业有限元分析软件,建立声场-结构直接耦合动力学有限元模型,采用直接法进行结构谐响应分析,获得结构不同位置的频响函数曲线,再利用频响函数曲线结合理论分析间接获得结构不同位置在随机激励下的功率谱密度曲线。结果实现了10~5000Hz随机振动与噪声复合响应分析。结论以直接法谐响应分析为基础,可实现宽频域随机振动与噪声复合响应分析。     

高速铁路插板式声屏障抗弯能力有限元分析

声屏障作为噪声污染治理的主要措施之一,已广泛应用于公路、铁路、市政等多种领域。以往人们主要做了高速铁路声屏障风荷载等相关研究,本文在分析高速铁路声屏障风载荷构成的基础上,对北京士兴钢结构有限公司提供的声屏障装配体制作了有限元模型对其抗弯能力进行了仿真研究。通过仿真研究整理出一套声屏障抗弯承载力仿真分析的方法,并利用该方法对不同规格和结构的声屏障产品进行了分析研究,对声屏障开发及技术改进做出了理论上的支持。     

爆炸螺栓分离对热防护系统冲击响应分析

目的考察在爆炸螺栓分离过程中,作用在TPS(热防护系统)上的冲击响应是否会导致其破坏,从而影响航天器飞行安全,对过程进行数值仿真分析。方法提出四阶段仿真方案,基于MSC.Dytran软件,采用流固耦合方法对爆炸螺栓分离过程进行动力学仿真;根据单个爆炸螺栓地面分离试验的结构进行建模和分析,获取结构响应曲线;再根据实测的冲击响应数据,对爆炸过程中炸药及JWL方程的参数等设置进行调整,获取准确爆炸螺栓的分析模型;最后应用于对真实结构中TPS(热防护系统)在分离过程里受爆炸螺栓冲击响应的动力学分析与评估。结果通过参数调整,获得的仿真模型与爆炸螺栓地面分离试验实测结果一致,证明了仿真模型的有效性和四阶段仿真方案的可行性。结论提取的真实结构爆炸螺栓分离过程中作用在TPS(热防护结构)上的最大加速度响应曲线,可用于指导TPS(热防护系统)的设计。     

热声复合环境下薄壁锥壳结构响应计算与疲劳寿命预估

目的研究热声复合环境下薄壁锥壳结构的动力学响应与疲劳寿命。方法采用耦合的有限元/边界元法,完成不同热声载荷下的振动应力计算。基于改进的雨流计数法,对不同热声载荷下危险点位置及典型位置的疲劳寿命进行预估。结果屈曲前随温度的增加,薄壁锥壳结构的基频降低,屈曲后在一定温度范围内时,基频增加。薄壁锥壳结构的应力集中主要出现在孔边位置,基频在热声激励响应中起主导作用。低阶固有频率处存在较大峰值,高阶频带范围内的峰值较小,模态密度较高。结论在800～1000℃的温度载荷与强声载荷下,薄壁锥壳结构的疲劳寿命只能维持几个小时,所以在抗声疲劳结构设计中要考虑响应谱的频率结构,及注重结构孔边位置的结构设计。     

基于动力学仿真的激光器平台稳定性设计改进

目的评估某光学平台初始设计方案在随机振动条件下的稳定性是否满足设计指标,并提出设计改进方案。方法基于随机振动条件下结构相对位移的理论研究,建立动态载荷下结构相对变形的计算方法,并采用有限元数值仿真对光学平台的镜面转角响应进行分析。结果对初始方案的数值模拟结果表明,不满足镜面角位移小于10μrad的指标要求,主要是因为结构的整体鼓曲模态被激发,并提出了通过增加螺栓连接改变结构对动力学特性的改进思路,目的在于通过提高结构的刚度,以提高安装平台的平整性。结论对改进方案进行数值仿真表明,通过增加基础底部对螺栓连接,有效提高了安装平台在随机载荷下的平整性,并使得安装平台角位移响应大幅下降,为3.4μrad,满足了设计要求。     

基于二级近似的航天器结构的模型修正方法

目的基于航天器结构自由度数大且结构复杂,直接对有限元模型修正计算效率低的问题,利用二级近似方法来提高有限元模型修正的计算效率。方法根据特征向量建立Ritz空间推导出频率响应及其敏度的一级近似计算公式,利用近似函数二级近似计算结构参数变化后的动刚度矩阵,通过多重优化流程消除近似计算引入的误差。结果通过两个数值算例进行验证,该方法提高了结构模型修正的计算效率。结论该方法适用于航天器结构的模型修正。     

有限元仿真在振动结构疲劳分析中的应用

为了对某机载产品进行结构疲劳分析,采用有限元分析软件ANSYS对产品结构进行了模态分析和随机振动分析,结合模态试验修正了有限元模型。由随机振动分析得到应力响应功率谱,最后利用频域方法计算结构的疲劳损伤。仿真结果基本吻合强化试验结果,并给出了产品结构设计改进方案。     

混凝土配比中环境污染控制方法研究

通过混凝土的优化配比,提高混凝土的强度的同时,实现环境污染优化控制,提出一种基于应力场数值模拟和有限元分析的混凝土配比中环境污染控制方法。采用屈服响应应力分析方法进行混凝土的优化配比模型构建,结合混凝土的非线性硬化结构特征进行缓凝土的刚度退化应力结构分解,采用有限元分析方法进行混凝土优化配比的数值模拟,实现环境污染优化控制,并实现相关的数学模型构造。采用该方法进行混凝土配比,提高了混凝土的屈服响应强度,降低了环境污染系数,促进混凝土制备的优化升级。     

DAVA在航天器内声场控制中的研究进展

针对航天器内声场的控制,从装置的改进、声场控制方法和DAVA的应用三个方面阐述了DAVA在航天器中的研究进展,梳理总结了用于航天器内声场控制的DAVA智能装置研制中面临的多物理场耦合建模、复杂声场环境下的控制器设计和功率消耗等关键问题,并初步开展了声场控制研究,最后对DAVA在火箭整流罩内声场控制中的发展前景进行了展望。     

飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真方法研究

目的实现颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真,预测操纵面脉冲激励结构响应。方法提出一种飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真方法。该方法以飞机结构动力学有限元模型为基础,建立颤振试飞气动力模型和操纵面脉冲激励力模型。结果以上述模型为基础建立的飞机颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真模型,实现了颤振试飞操纵面脉冲激励响应仿真。首先建立了带副翼单机翼模型操纵面脉冲激励响应仿真模型,并实现了激励响应仿真分析,得到了结构响应幅值。结论开展了全机模型操纵面脉冲激励响应仿真分析,并将仿真结果与飞行试验结果进行对比,两者结果基本一致,验证了该方法的有效性。     

带缝金属腔体内包含非线性组件的耦合效应分析

目的对带缝金属腔体内连接非线性组件的系统级耦合效应进行分析。方法在外界电磁激励源的作用下,采用全波混合算法解决腔体内部场强分布问题,并利用高阶FDTD方法求解线缆上的感应电压和电流,得到流入非线性组件的信号,然后建立非线性组件的频域黑箱模型,结合S-参数,得到非线性组件端口的功率响应,最后通过仿真实验验证方法的有效性。结果通过系统耦合效应分析建模,建立仿真模型,得到了非线性组件的响应曲线。结论该系统级的耦合效应分析方法可以分析得到非线性组件作为二端口或多端口时的输出功率响应,对系统级的耦合研究具有重要意义。     

可重复使用航天器空间辐射效应评价关键问题及解决方法

介绍了可重复使用航天器及其应用需求,分析了其在太空遭遇的空间辐射环境及效应,探讨了可重复使用航天器的空间辐射效应评价在元器件退火效应研究及工程化、地面模拟试验设施及评价技术、地面检测维护及评价、抗辐射设计规范等方面存在的问题,提出了深入开展元器件空间环境效应及退火效应机理研究,给出适合可重复使用航天器的指标和评价体系;搭建多功能的综合环境效应地面模拟试验装置,加强多因素环境协同效应机理研究,建立空间多因素环境协同效应试验方法;开展空间环境多因素协同效应仿真,加强可重复使用航天器辐射效应预示方法的深入研究等解决途径。     

低温极端载荷作用下船艏结构损伤演化过程研究

目的 掌握船舶在极地低温极端环境中航行时,船舶艏部结构遭遇冰山等极端载荷作用下的主要参数对结构损伤演化过程的影响,揭示船舶艏部结构的失效机理。方法 以船舶艏部结构为研究对象,基于数值仿真方法,开展不同碰撞场景、环境温度、撞击速度、冰体塑性应变、船体材料本构模型、撞击角度等参数对结构损伤的影响研究。结果 建立了数值仿真简化模型,获得了不同参数对结构损伤的影响规律。结论 材料模型对船体结构损伤的影响较小。随着航速增加、撞击角度增大,船体损伤范围增大。随着船体材料性能增强,撞击区刚度增大,船体结构损伤范围减小。形成的损伤演化模拟方法可为极地极端环境下船舶结构损伤演化分析提供技术手段。