某型飞机全尺寸雷达罩静强度分析与试验验证

目的考核某型飞机全尺寸雷达罩的静强度,验证其计算模型的准确性。方法采用有限元计算和静力试验相结合的方法,对某型飞机全尺寸雷达罩的承载能力进行研究与试验验证。根据雷达罩的结构特点和载荷分布情况建立有限元计算模型,进行应力应变计算与强度校核,得到了雷达罩的应力应变云图。在此基础上,选用最严重载荷工况对雷达罩的承载能力进行试验验证。通过试验总体方案设计及加载实施方案优化设计,采用矢量加载技术和软硬结合的加载方式对雷达罩施加拉压载荷,保证各加载点的载荷均与所在表面的法向相同,与雷达罩实际受载情况一致。结果雷达罩的应力水平较低,承载能力较高;试验实测应力结果与理论计算结果有偏差,但应力分布规律合理,与理论分析计算结果的趋势基本一致;静力试验结果证明雷达罩及其与机身连接结构能够满足静强度设计要求。结论雷达罩静力试验测得的应变数据与有限元计算结果吻合较好,雷达罩本体及其与机身的连接结构满足强度设计要求。     

航空发动机叶片振动特性试验研究

目的通过理论计算和试验验证获得航空发动机叶片一阶弯曲振动频率,并在一阶弯曲振动模态下获取叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。方法利用有限元分析软件对叶片进行模态分析,得到叶片的一阶弯曲振动频率。在振动试验系统上,通过扫频试验验证叶片发生一阶弯曲共振的频率,对叶片进行高应力振动试验。结果叶片一阶弯曲振动频率理论计算值为3584 Hz,实验值为3286 Hz,误差为8.31%,满足工程误差小于10%的要求。叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系为σ=1.8759af。结论得到了叶片的一阶弯曲振动频率以及叶片所受应力与叶片自振频率、叶片振幅之间的关系。     

基于三维动力学模型及试验数据重用技术的全箭模态分析

目的在运载火箭设计过程中,获得精确的全箭模态数据,为火箭总体设计提供关键输入参数。方法针对全箭动特性数据的高效高精度获取问题,提出并实践基于三维动力学模型和试验数据重用相结合的模态参数获取方法,包括高精度全箭三维动力学模型建模技术、数据重用技术、多状态模型修正技术、模型综合技术。结果解决了界面连接刚度未知条件下的全箭模态精确预示难题。在设计阶段给出了高精度的动特性数据,分析结果与靶场试验结果比对,一阶弯曲频率误差在2%以内,斜率误差在4%以内,分析结果通过了靶场竖立模态试验验证,最后进一步通过型号首飞成功验证。结论靶场竖立模态试验验证和型号首飞成功验证说明提出的获取全箭动特性参数方法高效可靠。     

温升和动荷载作用下寒区冻土动应力-动应变响应规律

青海西部冻土路段公路受温升作用和车辆动荷载的影响,灾害频发,为保障寒区公路的安全运营,开展温升和动荷载作用下冻土的动应力-动应变响应规律研究十分必要。以青海S101公路路段冻土路基土为研究对象,利用正交试验设计方法对冻土进行GDS(Global Digital Systems)动三轴试验,得到不同温度、不同荷载工况下影响冻土强度的最不利影响因素组合,探讨了温升和动荷载作用下冻土的动应变、动应力幅值的变化规律。试验结果表明:由同一初始环境负温度进行梯度升温时,同一动应变下,冻土的动应力随梯度升温值的增加而减小,冻土极限破坏动应力随升温梯度值的增加而减小,冻土的动应力-动应变曲线呈抛物线型;-2℃为该路段冻土的高低温界限;对冻土的动应力-动应变关系曲线进行拟合,符合改进的Hardin双曲线模型;冻土的破坏动应力与频率存在线性正相关关系;冻土的动应变受频率的影响明显。该研究结果可为类似地区冻土路段设计、施工及灾害防治提供参考。     

滚筒洗衣机箱体振动与噪声控制

为了减小滚筒洗衣机箱体的振动噪声,对滚筒洗衣机箱体进行了模态试验并识别出模态参数。然后建立了箱体的有限元模型,对其进行了计算模态分析。有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性。依据模态分析结果,对洗衣机箱体进行改进,通过建立有限元模性进行谐响应分析,证明提高箱体刚度可以收到减振降噪效果。     

舵面结构热模态试验方法研究

目的 探究高温对舵面结构模态试验结果的影响.方法 以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究.基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性.结果 当激振杆的正弦扫频试验在20～1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好.陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性.试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势.结论 高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持.     

基于舵面振荡激励试飞的飞机动特性识别与修正

目的通过试飞的方法,识别飞机的动态特性,包括模态频率、舵面效率、阻尼等,用以修正飞机的动响应分析模型。方法舵面振荡虽然是电传操纵飞机的一种故障情况,但是可以主动地应用于试飞,作为频域激励施加于飞机上,获得飞行状态下飞机的频响特性。通过对比试飞数据和模型分析结果,识别并修正动响应模型的模态频率、舵面效率、阻尼等参数,来建立更接近实际飞机的动响应分析模型。结果舵面振荡激励试飞数据与动响应模型振荡分析的结果在趋势上较为一致,通过对动响应模型参数的识别和修正,提高了动响应模型的准确度。结论舵面振荡激励作为一种频域激励,是飞机地面共振试验(GVT)的补充和发展,可便捷地应用于飞机的试飞试验,从而识别和修正动响应分析模型。     

陶瓷基复合材料连接结构失效分析方法

目的分析陶瓷基复合材料的结构强度。方法围绕C/SiC陶瓷基复合材料连接结构失效分析问题,提出模量突降和渐进损伤两种分析方法,基于Abaqus软件平台编写UMAT有限元分析子程序,结合试验数据分析多种不同失效准则在陶瓷基复合材料结构强度分析中的适用性。结果基于改进三维Hashin失效准则,针对典型C/SiC复合材料连接结构进行了失效行为计算,获得结构的失效模式与试验结果规律一致,破坏载荷的预测误差在10%以内。结论通过与试验结果的对比分析,验证了两种方法的有效性,研究方法能够为高超声速飞行器、天地往返飞行器复合材料热结构的强度分析提供技术支撑。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

振动试验扩展台的设计与动力学分析

目的验证碗型工装和板型工装结构在动力学试验方面的优劣。方法由于导弹舱段进行振动、冲击、加速度等动力学试验时,不能直接安装在台面结构上,需要设计和优化工装进行固定安装。针对某弹体舱段试验用的工装进行结构设计,并通过有限元仿真分析得出前六阶模态的频率和振型方式,判别碗型和板型两种结构设计方式的优劣。同时,对设计工装的结构进行优化,得出加强筋对模态参数的影响。结果质量相同的碗型工装的各阶频率均高于板型工装,加强筋的优化方式对于碗型工装结构的前三阶模态频率提升25%左右。结论碗型的工装结构形式能够有效地传递力学信号,保证信号传递的均匀性,加强筋结构可以有效地增强工装结构的动力学性能。     

基于弹性模型的飞机操纵动响应分析

目的 更好地研究飞机在操纵情况下的机体载荷和机体响应,同时验证动态响应分析模型和方法。方法 以某型飞机突风载荷分析用的动气弹仿真模型为基础,考虑机体弹性修正和气动模型修正,梳理试验试飞的舵偏数据,利用MSC软件的动气弹仿真分析模块,将试飞的舵偏数据作为输入信号,开展舵面操纵情况下的机体响应仿真,并将飞机操纵情况下的机体响应分析结果与试验试飞结果进行对比。结果 经过仿真和对比分析可以发现,分析数据和试飞数据整体吻合较好,能够较好地表征飞机的气动特性和结构动力学特性,同时在分析数据和试飞数据中均有比较明显的机体弹性响应成分。对于弹性飞机而言,除操纵造成的机体刚体响应外,机体弹性会带来额外的振动响应,对于特定的部位,这种振动可能是不可忽略的,需要根据具体情况进行详细分析。结论 这种振动响应对飞机操纵、乘客舒适性是否会产生不利影响,需要进一步开展研究工作。     

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。     

具有零频特性的隔振器设计与减振性能研究

目的 开展零刚度隔振器的结构设计与减振性能试验验证.方法 现有隔振器在超低频下很难具备良好的隔振特性和较宽的隔振频率.在准零刚度技术的基础上,通过仿真计算和试验分析相结合的方法对零刚度隔振器进行了深入研究.结果 首先,建立了零刚度隔振器的物理模型,对其进行了静力学计算,分析了系统的刚度特性,给出了系统的零刚度条件,从而完成了隔振器的结构设计.然后,通过Adams仿真软件对隔振器进行了动力学分析,得出了其在超低频振动环境下具有较好的隔振效果.最后,对零刚度隔振开展了静力压缩试验、正弦振动试验以及随机振动试验,通过试验验证了隔振器的零刚度特性和优良的隔振性能.结论 实现了零刚度隔振器的结构设计,且该隔振器在0.2～2000 Hz范围内都处于减振状态,传递率未出现大于1的情况.     

机翼带外挂高阶高频颤振特性研究

目的研究机翼带多外挂物引起的高阶高频颤振的特性,为类似事例提供参考。方法基于某飞机带多外挂物构形进行结构动力学建模与修正、颤振计算分析和低速颤振风洞试验,最终进行颤振飞行试验验证。结果颤振计算分析和低速颤振风洞试验,可以得出明显的以副翼旋转和机翼二扭为主的高阶高频颤振,颤振飞行试验随着速度的增加,频谱分析图中低频峰值逐渐减小,高频峰值不断明显,与风洞试验规律基本一致,有高阶高频颤振迹象。结论各种研究方法均可得出高阶高频颤振现象及其特点,基本证实高阶高频颤振的存在。     

加速度信号积分求解位移方法研究

目的 研究动力学环境试验分析中时域积分算法和频域积分算法两种加速度信号积分求解位移方法.方法 动力学环境试验中,利用不同算法对被试品测点处所采集到的加速度信号进行二次积分处理,计算求解位移.采集过程中,再利用激光传感器测量位移,以激光所测位移为基准,对比分析不同算法求解结果的准确性,并分析其结果的误差来源、其优缺点及适用范围.结果 在动力学环境试验的不同工况下,两种不同积分法得到的位移数据与激光测定数据基本重合,积分得到的位移最大误差均小于5％,符合实际应用需求.时域积分算法在两次积分中受到噪声以及直流分量误差的影响较大;频域积分算法的计算结果相对更加准确,但是受到低频误差影响较大,具有低频敏感性.结论 在动力学环境试验中,时域积分算法适用于噪声和直流分量可忽略的情况,频域积分算法适应于低频误差较小的情况.对加速度信号数据进行必要且有效的预处理后,时域积分算法和频域积分算法的位移积分结果都具有较高的准确性,能够满足一般工程实际中的测试需求.     

某型飞机实验室高温试验条件剪裁方法研究

针对整机级飞机实验室高温验证试验,更真实地模拟飞机地面高温环境条件。通过对GJA150A、MIL-STD-810G及RTCA/DO-160G等国内外最新气候试验标准进行分析,确定某型飞机实验室高温试验程序。以此试验程序为基础,根据飞机温度适应性要求,借鉴民用飞机运行环境包线以及国外飞机实验室温度试验的经验,经过分析与剪裁处理,得到了某型飞机实验室高温试验条件。形成了飞机实验室高温试验条件剪裁方法,研究成果可为整机级飞机实验室高温试验设计提供参考。     

民用飞机机载设备振动试验要求和应用分析(一) DO 160F/G民用固定翼飞机机载设备振动试验要求

阐述了民用飞机机载设备振动环境的特点和振动试验分类,归纳和汇总了DO 160F/G中的各类民用飞机机载设备的振动试验要求,包括振动谱、振动量值和试验持续时间等,并进行了分析和说明,以便于查阅和使用。最后对民用飞机机载设备振动试验方法的应用进行了概括,介绍了民用固定翼飞机的机载设备振动试验要求,按设备在机上的区域不同进行分类,详细地对比说明各个位置上设备的振动试验要求;介绍了民用直升机的机载设备振动试验要求。     

旋转叶片-机匣碰摩分析方法与试验技术研究

目的较为深入地认识高速旋转转静子之间碰摩故障及碰摩机理。方法采用冲击动力学分析方法,建立考虑机匣柔性的转子-盘片-机匣碰摩有限元模型,对旋转叶片-机匣碰摩的动力学行为、局部细节特征以及转静子的振动响应进行研究,并将仿真分析结果与碰摩物理试验结果进行对比分析。结果发现其吻合性较好,证明了该仿真分析模型和仿真分析方法能够很好地描述旋转叶片-机匣之间碰摩动力学行为,以及该物理试验的有效性。在此基础上,对影响碰摩响应的不同参数进行深入研究,发现转静子之间间隙、相对运动速度和刚度比对于碰摩响应均有较大影响,得出了一些有效解释和预测碰摩故障现象的原理和规律。结论其研究方法和研究成果可以为旋转机械碰摩故障的诊断和预测提供一定的参考。