金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

再入飞行振动环境试验等效性探讨

目的提高再入体实验室模拟再入飞行振动环境的等效性,确保地面环境试验结果的可靠性。方法首先分析再入飞行过程中受脉动压力等因素影响诱发的振动环境载荷特征。其次,基于飞行实测数据,分析再入飞行振动响应的空间分布规律和频域能量分布特征。最后,将飞行试验实测数据与传统实验室振动模拟试验结果进行对比,从载荷传递规律、空间分布规律、频谱特征等方面对主要关注区域"天地"响应存在的差异进行探讨,研究实验室等效模拟再入飞行振动环境的因素。结果针对特定的再入体结构,设置有限等效响应目标点,通过对试验系统动态特性分析、夹具优化设计、试验控制方式、振动台激振模式等多方面综合研究,可以提升再入飞行振动环境模拟等效性。结论提出了以"天地一致性"为目标的工程可行措施和实验室振动试验等效原则,为再入飞行振动环境的实验室等效模拟提供了支撑。     

飞行器振动环境参数测量系统比对试验研究

目的验证飞行器振动环境参数测量系统的匹配性及协调性。方法设计考虑动态环境影响因素的振动环境参数测量系统的比对试验方案,开展灵敏度检测及不同量级工况下的试验,获取测量系统的振动加速度。对比试验控制输出、飞行器振动环境参数测量系统、地面参照系统的测量结果。结果振动环境参数测量系统除Y1通道外的测量结果与试验控制输出、地面参照系统的测量结果的误差均在5%以内,而Y1通道的误差最高为27.2%。通过分析可知Y1通道的误差是由于灵敏度设置问题导致的。结论比对试验能够验证测量系统的匹配性和协调性,通过试验分析能够得到飞行器振动环境参数测量系统的测量误差水平,为飞行器振动环境参数测量系统的应用提供了数据支撑。     

再入飞行器振动环境工程预示方法

目的为再入飞行器振动环境设计提供方法支撑,并为结构设计和地面环境试验条件制定提供载荷输入。方法分析再入飞行器振动环境主要特征及其诱导因素,结合飞行试验实测振动数据研究小攻角对飞行振动环境的影响规律,辨识出脉动压力与动压、马赫数以及攻角的关系式。在传统脉动压力预测方法基础上,建立涉及攻角影响的再入飞行均方根脉动压力预测模型,并给出再入振动环境工程预示方法。结果构建模型计算的脉动压力变化趋势与实测振动量值变化趋势基本一致,辨识出来的脉动压力与攻角、动压以及马赫数之间的关系式是基本合理的。结论基于实测数据及脉动压力特性建立了再入飞行器振动环境工程预示模型,结合实测振动数据和气动载荷数据可预测出再入飞行器振动环境,能够实现再入飞行器振动环境载荷的精细化设计,并为结构设计提供载荷输入。     

飞行器环境试验数据管理与预示系统构建研究

目的为飞行器环境试验数据的管理与交互式探索分析提供工具,并为飞行器环境试验条件设计提供支撑。方法环境试验数据管理与预示系统采用B/S MVC三层体系架构,在数据存储层,采用传统关系型数据库及大数据平台(Hadoop/Spark)相结合的混合存储结构;在数据处理层,主要采用基于Spring+Hibernate的轻量级J2EE技术框架。使用Myeclipse 2014 Java语言编程实现。结果所开发的环境试验数据管理与预示系统,客户端通过浏览器实现跨平台访问。基于JavaScript技术实现数据动态交互展示,支持Matlab、C++等多种语言算法的集成与动态扩展。结论软件系统适用于环境试验数据的管理与交互式探索分析。