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。     

高温环境下薄壁结构声疲劳失效验证技术研究

目的针对高温环境下薄壁结构声疲劳失效问题,研究分析薄壁结构在高温环境下的声疲劳失效特征,验证薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性。方法较系统地阐述高温环境下薄壁结构声疲劳失效试验验证技术,重点总结热声疲劳试验环境建立与加载、高温环境下噪声测试、高温环境下动态响应测试和疲劳破坏寿命测试方法,并通过具体案例说明工程中试验验证方法的有效性。结果试验件在仿真计算与试验中的破坏位置一致,响应频率吻合较好,应力水平一致,疲劳寿命量级相当。结论薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性高。     

多工况下地下管道结构疲劳可靠度分析

疲劳破坏是埋地管道主要的失效方式之一,超载、地下空洞等因素都会加剧地下管道结构的疲劳损伤,对其安全运行构成威胁。对管道服役期在各种不利影响因素组合下的动力响应特征进行数值模拟分析,确定其疲劳应力谱;基于材料S-N曲线和Miner线性累积损伤准则,利用可靠性理论建立了交通荷载作用下地下管道结构疲劳的极限状态方程,计算了管道结构的疲劳寿命和疲劳可靠度指标;以某软土路基环境下地下燃气管道为例,定量评估了超载和地下空洞对地下管道结构疲劳可靠度的影响。将管道在荷载作用下的结构动力分析与疲劳可靠度相结合,为地下管道结构疲劳可靠度评估提供了一种新的分析方法,可为城市地下管道的设计、施工、维护及检修提供科学依据。     

搭接结构件腐蚀疲劳试验技术

腐蚀疲劳试验是评估腐蚀环境对结构件疲劳寿命影响的有效方法。从试验件设计、疲劳载荷谱加载方式、典型腐蚀环境的施加、试验数据的处理原则等方面对搭接结构件腐蚀疲劳试验技术进行了较全面的介绍。     

海洋环境下飞机结构腐蚀疲劳研究现状

介绍了海洋环境下飞机结构腐蚀及腐蚀疲劳的国内外研究现状,重点阐述了服役环境编谱技术、加速腐蚀试验研究、腐蚀防护体系有效性验证、腐蚀损伤评估及疲劳寿命预估技术等几个关键技术问题,并预测了发展趋势。     

多轴载荷下结构细节疲劳强度额定值确定方法

目的提出一种在多轴载荷下确定结构细节疲劳强度额定值的方法。方法基于单轴双点法细节疲劳强度额定值(DFR)确定方法,在多轴载荷下,首先利用高周多轴疲劳损伤模型求出其等效应力幅(等效拉伸应力幅或等效剪应力幅),结合Goodman方程,把等效应力幅转换为应力比R=0.06时的最大正应力,最终确定多轴条件下的细节疲劳强度额定值。通过7075-T651铝合金薄壁管进行单轴疲劳试验,确定单轴细节疲劳强度额定值,并进行多轴疲劳试验,包括比例加载和非比例加载。结果采用该方法预测多轴载荷下的DFR值,对比单轴试验的DFR值,相对误差的绝对值在10%左右。结论该方法确定多轴条件下的结构细节疲劳强度额定值具有较好的效果。     

电特大舰船电磁环境的并行多层快速多极子研究

针对舰船目标尺寸巨大、形状复杂、电磁设备繁多的特点,选取并行多层快速多极子技术来模拟仿真其电磁环境.讨论了多层快速多极子技术并行化的难点及其解决方案.在北京理工大学电磁仿真中心的并行计算平台上,成功模拟仿真了尺寸达到540个电波长的舰船模型的电磁环境.计算了复杂结构舰船上任意激励源对舰船电磁环境的影响.以两个金属槽间的相互作用为例,分析了存在任意激励时源场的相互作用.     

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。     

深海环境腐蚀试验技术及研究进展

从深海实海环境试验、模拟试验、原位电化学测试、数值仿真等方面阐述了深海环境试验技术的发展演变过程。介绍了国内外主要深海腐蚀研究使用的试验装置种类,各类装置的优缺点和使用场景,并以试验装置为平台,发展了金属材料深海原位电化学测试技术及深海测试数据实时远程传输技术。介绍了实验室模拟深海环境腐蚀试验技术由单因素模拟到多因素模拟,并结合力学及实时测试的发展历程。阐述了数值仿真技术在深海环境腐蚀研究方面的应用,推介了2项ISO深海环境试验方法国际标准,回顾了近期在材料深海环境腐蚀研究方面取得的最新成果。面向深海装备应用的需求,从新试验技术发展出发,探讨了深海试验技术研究的发展方向和趋势。     

高效串型深海环境腐蚀试验技术

从海洋资源开发和军事应用等方面分析了发展材料深海环境腐蚀试验技术的紧迫性和必要性,综述了美国、前苏联、印度、挪威等国家深海腐蚀的试验方法、技术和研究进展,总结了深海环境腐蚀试验的发展概况。针对中国船舶重工集团公司第七二五研究所开发的高效串型深海环境试验装置,对其结构、功能、水下静态受力状态以及试验方法进行了简要介绍,同时阐述了深海环境腐蚀试验技术对我国的重要性以及未来发展前景。     

一种高寒气候环境疲劳试验设备的研制

目的研制一台高寒气候环境疲劳试验设备。方法针对装备材料在服役过程中承受高寒气候环境-拉、压、弯载荷耦合作用的工况,分析高寒环境与力学因素对材料的交互影响,确定设备的工作原理和功能特点。通过分析设备本身的工作环境及特点,对设备的结构及可靠性进行合理设计,研制一台高寒气候环境疲劳试验设备。结果该设备可实现载荷和频率等试验参数的精确控制,能通过更换试验夹具分别开展高寒气候环境中的拉伸、压缩和弯曲疲劳试验。结论新研制的设备适用于评价材料在高寒气候环境中的疲劳性能。     

航空发动机叶片高应力振动疲劳试验技术研究

在电动振动台上对航空发动机叶片进行了高应力振动疲劳试验,详细研究了试验机理,提出了辅助点监测叶片最大振动应力、共振峰后定频率激励等试验方法,并成功利用振动台开环控制技术有效稳定了叶片的振动应力水平,从而获得可靠的疲劳数据。另外,从试验角度出发,对振动台激励与叶片振动应力响应之间的关系进行了研究。     

直升机尾桨叶翼型段疲劳试验技术研究

目的 提升尾桨叶翼型段疲劳试验安装和调试速率,加快考核出尾桨叶翼型段疲劳性能和疲劳寿命。方法 通过标定出尾桨叶翼型段挥舞与摆振标定系数和预扭角,分析出一种通过理论计算出安装攻角的方法,利用理论计算出的攻角指导实际安装攻角,调整攻角值到实际加载满足试验要求的载荷值,在尾桨叶翼型段安装和调试完成后进行了疲劳试验。结果 4件尾桨叶翼型段理论计算攻角值与实际安装攻角进行对比,安装攻角理论值与实际值偏差范围在1.5°以内,并且4件尾桨叶翼型段疲劳试验载荷分布误差小于4%,疲劳性能满足6000飞行小时的疲劳寿命要求。结论 尾桨叶翼型疲劳试验中,理论计算攻角值具有加快估算安装攻角的意义,提升疲劳试验效率,试验调试载荷分布基本一致。经过尾桨叶翼型段疲劳试验验证后,试验件疲劳性能良好且稳定,为后续科研试验转入鉴定试验提供了基础。     

无人直升机主桨毂中央件疲劳试验加载技术研究

首先基于2种不同旋翼构型无人直升机主桨毂中央件的结构形式和承载特点,介绍了现代无人直升机中央件疲劳试验加载技术及调试方法。随后对比分析了中央件疲劳试验中2种不同的离心力加载形式,给试验载荷(包括相位、位移和精度等)、试验频率及试验运行状态等方面带来的影响。最后,针对上述分析结果提出解决办法,为优化试验方案,提高试验加载精度,提升试验效率,保障中央件在地面疲劳试验中合理承载、传载及准确评估其结构疲劳寿命等提供了可靠的试验技术支撑,同时也为今后类似结构的主桨毂中央件地面疲劳试验技术发展提供了极有价值的参考和借鉴。     

环境实验箱气流组织与围护结构耦合传热研究

目的研究环境实验箱在升、降温过程中气流组织与围护结构的耦合传热行为,为环境实验箱制冷/加热能力的确定提供精确的设计方法。方法首先利用UC240环境实验箱搭建实验平台,测量环境箱送风口速度分布,以及升、降温过程中室内及壁面的温度曲线,然后对环境箱进行建模,以实测的送风速度、温度作为边界条件,利用CFD方法进行仿真,最后对比分析实验值与CFD仿真的结果。结果利用CFD方法计算得到的环境箱升、降温曲线与实测值吻合较好,尤其是壁面温度曲线,误差不超过4℃。送风温度可以根据蒸发器理论或加热功率和回风温度而动态地确定。结论利用CFD方法分析环境实验箱气流组织与围护结构的耦合传热是可行的,FLUENT的UDF功能可根据需要扩展,以协助设计蒸发器和控制策略。     

橡胶隔振器寿命预测及加速试验研究进展

介绍了橡胶材料的疲劳失效形式及影响橡胶材料抗疲劳性能的因素,总结了基于撕裂能和基于S-N曲线的橡胶材料疲劳寿命预测方法,阐明了橡胶隔振器加速试验研究的现状,展望了未来值得研究的方向。     

直升机尾部结构疲劳及缺陷容限试验装置研制及应用

目的 获得尾部结构的疲劳寿命和检查周期,满足民用直升机适航验证要求,保证飞机的飞行安全,开展复合材料尾部结构疲劳及缺陷容限试验技术研究。方法 介绍了尾部结构疲劳及缺陷容限试验专用试验台、气动冲击设备、柔性自动特征扫描成像无损检测系统等的设计及研制,采用研制的成套试验装置,实现尾部结构试验件连接约束和载荷边界的全面真实模拟、复杂载荷谱的精确控制、冲击损伤缺陷预制及缺陷自动识别与检测。结果 经试验验证,载荷误差小于2%,冲击能量误差小于2%,缺陷检测误差小于1 mm,各项指标都满足项目研究目标和技术指标要求。结论 研究成果在民用直升机研制中得到了成功应用,可为后续其他直升机尾部结构疲劳及缺陷容限疲劳试验提供良好的借鉴,具有重要的工程应用价值。