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。     

某梁结构静动联合加载疲劳研究试验件设计与分析

目的解决工程结构在交变静载荷和动载荷联合作用下的疲劳寿命预估难题。方法拟设计一梁结构试验件,方便施加静力与动载荷,并具有合适的疲劳寿命,用于静动联合加载下疲劳寿命预估研究。并采用名义应力法计算出静载荷作用下结构的寿命,采用频域法计算动载荷单独作用下结构的寿命,再以线性损伤累积理论为基础,以载荷块为单位来计算静动载荷联合加载下的寿命。结果初步给出试验载荷,得到静动载荷联合加载下危险点的寿命为1225 s。试件在1 h之内失效,满足设计要求。结论通过该方法,可以用来校核试件的实际寿命,以设计试件。     

先进增强结构仿真分析与实验研究

目的研究先进增强结构受载条件下的应力分布特点。方法开展先进增强结构有限元仿真分析,模拟先进增强结构在单轴载荷作用下的应力应变特点,同时开展先进增强结构力学试验。试验以0.02 mm/s的速度匀速加载至20kN,采用应变检测方法获取先进增强结构复合材料结构和金属基体结构的应力应变大小,对比分析有限元和试验结果。结果先进增强结构有限元仿真分析结果和试验测试结果吻合度高,先进增强结构能降低金属基体结构的应力水平,降低程度约为15.8%。结论按照飞机高应力区结构特点和载荷分布特点,合理布置先进增强结构,减小局部区域的应力水平,提高该区域的疲劳和损伤容限性能。     

神经网络技术在单机应变寿命监控中的应用研究

目的解决单机应变监控载荷模型中非线性问题带来的误差。方法基于人工神经网络技术,结合某型飞机典型盒段试验件有限元模型,建立用于单机应变寿命监控的神经网络载荷模型,利用随机选取的测试数据对模型的精确性进行验证,并与多元线性回归模型进行对比分析。结果 BP神经网络载荷模型的预测值比较贴近实测值,同时要优于多元线性回归模型的预测结果。结论 BP神经网络载荷模型可以用于单机应变监控,而且预测精度更高,可以更加准确地把握平尾的损伤情况。     

航空发动机复材外涵机匣静热强度试验方法研究

目的 提出一种飞机发动机外涵机匣静热强度考核试验方法,实现对高温环境下机械载荷与气流压力载荷同时作用时外涵机匣的强度考核.方法 以典型外涵机匣模拟件为试验件,利用所设计的试验装置与外涵机匣模拟件合围成一套能够施加温度载荷、机械载荷以及内腔气压载荷的被试结构,在通过温度加载系统、静力加载系统和气压加载系统同时对被试结构模拟飞行过程中的真实工况环境.结果 通过设计的试验能同时施加飞行过程中外涵机匣所承受的主要温度、机械及气流压力载荷.结论 提出的静热强度试验方法,能够充分对航空发动机外涵机匣飞行过程中的综合环境进行地面模拟考核,取代以往金属外涵机匣考核的温度载荷等效方式,可实现对复材外涵机匣工艺件进行考核,为外涵机匣减重设计提供依据.     

某型飞机外翼5—8肋损伤原因分析及修复探讨

目的 分析某型飞机外翼5—8肋油箱区结构不同程度损伤的原因,制定修复方案。方法采用受载分析、有限元仿真计算、静力试验数据分析等强度计算方法分析损伤产生的原因,采用扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行观测等失效分析,对损伤结构件开展失效模式分析,根据损伤原因及失效模式制定科学简便的修复方案,同时对损伤长桁采取的修补措施进行强度校核。结果 通过对外翼油箱充压破坏理论分析、有限元仿真计算、静力试验数据反推,并结合飞机实际损伤情况,得出油箱破坏理论分析危险薄弱部位与真实破坏情况一致的结论。有限元仿真计算最危险结构部位与实际结构首先发生破坏部位吻合,可作为深入制定修复方案及推测实际加载压力的依据。通过静力试验数据反推、结构实际损伤及有限元仿真计算结论得出,外翼5—8肋结构出现损伤时油箱施加压力约0.5 MPa,针对损伤制定了更换外翼油箱内部第5—8肋损伤结构和贴补加强损伤长桁的修理方案,经结构强度校核,满足设计要求。结论 分析认为外翼5—8肋油箱区结构损伤原因为油箱压力超过设计值导致结构过载断裂,采用贴补加强修理损伤长桁和更换第5—8肋损伤结构的修复方案能够满足强度设计要求,可指导同类飞机类似结构损伤故障的原因分析和修理,提醒同类飞机维修人员在飞机维护时应关注外翼油箱压力超压问题。     

大尺寸液体火箭发动机机架振动试验加载装置设计

目的设计大尺寸液体火箭发动机机架振动试验加载装置,使该型号发动机机架可顺利完成振动试验考核。方法在满足连接强度基础上,合理设计加载装置的加强筋等结构的布局,并通过有限元计算方法对加载装置进行优化设计,进一步提高加载装置一阶固有频率。结果设计完成了振动试验加载装置,并在该型号机架振动试验中得到了工程应用。结论加载装置一阶固有频率较高,完全满足振动试验加载要求。     

内埋弹舱典型结构振动响应分析与试验验证

目的提高隐身飞机内埋式弹舱结构,在武器发射时由于气流的强烈扰动产生极高的噪声和结构振动环境下的使用寿命。方法选取内埋弹舱典型结构进行随机振动响应分析,根据分析结果确定加速度传感器和应变花布置位置,并进行地面振动台振动试验验证。结果频率计算结果与扫频结果较为接近,加速度计算结果与试验结果最大误差为23.2%,应力计算结果与试验结果的平均误差基本在20%以下。结论试验前后试验件未发现工程目视可检裂纹等破坏现象,达到了规定的抗振能力,表明内埋弹舱采用的加筋结构形式合理,有限元计算结果能够满足动强度在工程上的计算精度要求。     

差速器壳体疲劳寿命仿真分析方法

目的 研究差速器壳体疲劳寿命分析方法,调查差速器壳体断裂的根本原因.方法 以具体试验工况为输入,以减速器壳体支撑刚度为边界条件,以齿轮啮合力为输入载荷,建立弹性支撑条件下的差速器壳体有限元模型,并进行强度计算.以强度分析结果为输入,在疲劳寿命计算软件FEMFAT中进行疲劳寿命校核.考虑到差速器壳体分析工况较多、载荷复杂,采用Neuber公式,结合材料的循环应力-应变曲线方程和应力-应变迟滞回线方程,进行线弹性应力修正的方法进行校核.同时,为了更好地模拟差速器的运行极限工况,分析载荷采用了三正一负交替变化的载荷.最后,基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则对结果进行判断.结果 基于线性疲劳累积损伤理论的Miner法则,初始设计方案的计算结果表明,疲劳破坏发生在壳体过渡圆角处,其可承受的载荷循环次数为270次,不满足大于350次的设计目标,结果与疲劳台架试验相符,且失效区域对应性较好.通过增大差速器壳体过渡圆角半径及增加壳体厚度的方法对差速器壳体进行优化,优化后的疲劳分析结果显示,疲劳寿命增加至417次,满足350次设计目标,并顺利通过耐久台架试验.结论 通过优化前后台架试验结果与仿真结果的对比证实,该仿真分析方法能准确预测差速器壳体的疲劳水平,且该分析方法在计算精度方面是完全可信的,可以在实际项目开发中应用,可提前识别并规避风险,减少后期台架验证成本.     

噪声与静压载荷同时作用下飞机壁板试验研究

目的 模拟飞机结构承受静压载荷与噪声载荷时的真实情况,为飞机设计初期阶段设计选型提供试验数据支持。方法 使用压缩空气进行静压加载,模拟噪声与正压、噪声与负压联合加载,并以静压载荷0.06 MPa、噪声载荷151 dB为例,进行了试验验证。结果 在噪声与静压载荷同时作用下,若静压载荷过大,结构会发生塑性变形。结论 提出的飞机选型阶段噪声与静压载荷联合加载的试验方法,实现了噪声与静压(正压与负压)联合加载,并通过飞机壁板声静联合试验,验证了飞机壁板结构的噪声与静压联合试验方法。     

GJB 150.3A高温试验方法的应用及分析

介绍了GJB150．3A高温试验方法的由来以及与GJB150．3之间的联系和区别。重点对该方法中试验项目的剪裁、试验程序的选择、试验条件的确定以及试验顺序的安排进行了分析,并以某型直升机机栽天线为例,详细说明了该试验方法的应用,最后就其未来发展趋势进行了探讨。     

振动-噪声复合试验控制技术研究

目的解决振动-噪声复合试验中的几个控制问题,提高再入飞行动力学环境地面模拟试验的准确性。方法对振动-噪声复合试验控制原理和载荷特征进行分析,并用试验的方法对振动-噪声复合试验实施过程中两种载荷的相互影响进行测定,用统计方法对影响程度进行评估。结果振动台运行噪声对噪声控制的结果基本无影响,噪声对振动控制结果的影响程度与控制点位置有关。噪声场中振动传感器的测量本底会明显升高,试验实施过程中应尽量将传感器安装在产品内部。结论振动-噪声复合试验中2种载荷对彼此控制的影响可能会对试验结果产生影响,但只要试验设计合理,这种影响可控制在可接受范围内。     

空空导弹环境试验顺序研究

综合考虑了环境试验的目的、特性和试验间的相互影响,提出了确定环境试验顺序所遵循的一般原则和几种常见试验项目顺序的安排建议,研究了空空导弹研制和生产的不同阶段的环境试验顺序。     

军用装备砂尘环境试验技术

介绍了进行砂尘环境试验的目的、适用范围及环境影响因素,并说明应根据产品使用环境、本身特点及其产品技术条件来选择试验程序和确定各试验参数.同时指出了确定试验持续时间的方法,最后对砂尘试验箱(室)提出6点设计要求,为我国自行研制军用砂尘环境试验设备提供了依据,从而提高了我国军用武器装备对环境的适应性及可靠性.     

飞机实验室风吹雨气候环境试验技术研究

为了解决目前飞机整机风吹雨试验只能在外场自然环境条件下进行,试验周期长,费用大的难题,研究飞机实验室风吹雨试验技术。通过研究飞机遭遇极端气候风吹雨引起的环境效应,基于气候环境实验室风吹雨试验环境条件的建设能力,借鉴国内外相关环境试验标准以及国外飞机气候环境试验经验。规划了飞机整机实验室风吹雨试验项目和试验顺序,设计了飞机实验室风吹雨试验方法,总结了试验需要检测及评估的范畴。为飞机实验室风吹雨试验的实施提供技术参考。     

振动实验室比对探讨

目的把实验室比对应用到振动实验室。方法参考测量实验室比对的成熟方法,分析振动环境试验的特点及其与普通测量试验比对的区别。结果指出一般的测试实验室被测量是样品的客观属性,但是振动实验室的被测量由各实验室自己产生的振动及其时域频域属性。提出了振动实验室开展比对的初步方案,包括样品设计、试验项目和条件、比对试验组织、比对参数处理等。结论实验室比可以用于振动实验室,对评价振动实验室能力、评价多个振动实验室能力分布有重要作用。     

系统级可靠性试验技术探讨

论述了开展系统级可靠性试验的重要意义,分析了系统级可靠性试验中需要解决的主要技术问题.首先进行系统可靠度验证,然后根据系统结构及工作环境设计试验方案及试验剖面,并合理设计试验夹具以保证试验评估结果的准确性.用实例证明了系统级可靠性试验的实用性与有效性.     

从某正样机的鉴定试验谈可靠性试验设计

介绍了在正样机定型质量控制过程中,强化鉴定试验可靠性设计方法研究。从编制鉴定试验大纲、方案评审、试验程序控制、试验数据分析、试验过程组织和技术能力提高等关键环节入手。确定正样机置信水平,得出正样机功能及主要性能满足战术技术指标要求。     

实验室环境试验报告及其编写要求分析

分析了两类环境试验报告的用途、特点和编写要求,详细阐述了验证产品对环境适应性要求的符合性(以下简称验证符合性)的环境试验的试验报告应包括的主要内容.介绍了英国国防环境手册00-35第一册《环境管理与控制》中规定的编写单项环境试验报告、单项环境的试验评价报告和根据已完成的多个单项环境试验评价报告编写产品环境适应性与合同要求的一致性的分析报告,将其作为设计定型决策依据的做法,最后提出了一些看法和建议.     

环境试验在产品全寿命周期的应用

环境试验可广泛地应用于军用和民用产品的研制和生产过程中的各个阶段。首先分析了环境试验的内涵,阐述了环境试验在产品全寿命期中的应用特点,并讨论了有效实施环境试验相关技术问题,对某产品在寿命期内开展环境试验进行了案例分析。