基于有限元的机翼加筋盒段后屈曲分析

加筋结构的承载能力是飞机设计中的重要内容,为预估加筋壁板结构承载能力,应解决材料的屈曲问题.关键问题就是考虑材料和几何双重非线性的后屈曲分析.采用MSC.NASTRAN软件利用弧长法对机翼加筋盒段进行了后屈曲仿真分析,得到了加载点的载荷-位移曲线和变形云图,进而获得了结构的破坏载荷和破坏模式.并利用试验数据进行了对比验证,仿真分析结果与上述对比符合的很好,破坏载荷误差在3％以内.研究结果为工程结构后屈曲设计和分析提供一定的参考.     

基于主S-N曲线法的T形接头疲劳评估和试验验证

以T形焊接接头为研究对象,将可能发生疲劳破坏的焊趾截面和焊喉截面的节点力转换为相对于中面焊线的等效节点力和弯矩,并利用平衡等效原理转化为线力和线弯矩,基于材料力学公式求出截面的结构应力,解决应力对网格尺寸敏感的难题。从焊缝疲劳破坏的机理出发,基于Paris断裂力学公式推导以等效结构应力为变量的一条主S-N曲线,评估焊缝的疲劳寿命。分析结果发现：采用主S-N曲线法评估的寿命与试验值最接近且破坏位置准确,该主S N曲线法准确性较高。     

基于DLM法与CFD法的飞机平尾气动力计算比较

为提高飞机平尾的结构计算精度,利用HyperMesh同时建立结构网格与流场网格,在翼面结构与流场中物面节点坐标位置完全相同的情况下,分别采用偶极子格网法(Double-Lattice Method,DLM)与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)法计算飞机平尾负攻角变化时的升力变化情况.在HyperMesh中建立平尾有限元模型和流体模型,用FLUENT计算气动升力,用MSC Nastran进行静力分析.计算结果与实验结果的对比表明DLM更快,CFD法更精确,所以可以在翼面设计初期用DLM计算翼面载荷,在翼面设计后期用CFD法计算翼面载荷.     

机翼机身对接接头非线性有限元分析

接头是飞机结构中常见的结构连接形式,也往往是强度破坏或疲劳破坏的部位.有时为了更大的挖掘接头结构的承载能力,甚至还要考虑结构局部进入塑性区应力分布,属于材料非线性和力边界非线性的耦合问题.试图通过直接求解偏微分方程得到接头接触问题的解析解是很难的,甚至可以说是不可能的.基于非线性有限元分析方法,借助大型通用有限元软件MARC的弹塑性接触分析模块,通过不断细化网格的方法来对机翼机身对接接头进行非线性耦合分析.建立了对接接头的弹塑性接触有限元模型,给出了接头的应力分布以及屈服状况.数值模拟结果与实际情况相符,数值模拟结果为机身机翼对接接头的设计提供了重要的数据.     

飞机平尾普通肋的优化设计

在飞机平尾普通肋的轻量化设计过程中,采用桁架肋代替传统的腹板肋,并利用HyperWorks的OptiStruct模块对桁架肋进行详细的尺寸优化和形状优化.优化设计时以结构质量最小为目标函数,以肋缘条与斜支柱的截面参数为设计变量,以von Mises应力和临界屈曲因子为约束条件.优化后的桁架肋质量比原腹板肋约减少29%,表明采用该方法对飞机平尾结构进行轻量化设计可行.     

加筋短板后屈曲特性分析与试验研究

作为飞机结构的基本元素,加筋短板有较为宽广的非线性后屈曲区间.通常采用工程计算方法作为加筋板的设计依据,未充分利用结构的后屈曲强度.为研究加筋短板的后屈曲特性,求解加筋短板的后屈曲路径以及极限载荷,采用GMNIA(Geometrically and material nonlinear analysis with imperfections)仿真分析方法预测了加筋短板的极限载荷,得到了反映后屈曲路径的载荷—应变曲线,并与试验进行对比分析.研究结果表明,加筋短板初始屈曲发生在蒙皮的自由边,长桁是后屈曲的主要承载部位;有限元仿真的极限载荷与试验破坏载荷的相对误差为0.46％,有限元仿真的后屈曲平衡路径与试验吻合较好.因此,采用GMNIA仿真分析方法能够准确的分析加筋短板的后屈曲特性,达到减轻结构重量、提高结构效率的目的.     

热力载荷作用下复合材料板-铝合金板接头 钉载分配与钉孔周边应力分布

采用试验和有限元方法研究复合材料板 铝合金板单搭接接头在热和力载荷共同作用下的钉载分配和钉孔周边应力分布。将仿真模型得到的钉载分配结果与试验结果进行对比发现：温度升高后,靠近加载端承载最大的螺栓载荷分配比例增大,相应位置钉孔周边应力水平也有较大幅度的增加。对比未考虑热残余应力模型发现：考虑热残余应力模型与试验结果最相近;同样温度时热残余应力的存在使应力水平提高10%左右,说明在热载荷作用下考虑热残余应力的必要性。复合材料与金属接头钉孔周边应力分布呈“枫叶”状。     

基于DYTRAN的铝车轮°冲击试验有限元分析

本文在考虑非线性材料和胎压等因素的情况下,采用MSC．Dytran软件模拟了铝车轮在受双锤瞬间90°冲击时的情形。通过将应力、应变情况与现场实际试验结果的比对,该有限元模型解析结果的可信度可达80％以上。     

基于MSC Nastran的机身壁板剪切试验件屈曲分析

对机身壁板剪切稳定性试验件进行初步强度分析,利用MSC Nastran的屈曲求解器对试验件进行屈曲载荷的计算,将计算出的屈曲载荷施加在试验件上,然后用MSC Nastran的静力求解器分析试验件应力,得出试验件考核部位的应力云图,为后续试验设计提供参考.     

温湿度环境下高量程加速度计可靠性研究

在对高量程加速度计进行温湿度综合环境应力试验的基础上,分析了温湿度环境下加速度计的输出与综合环境的关系。实验得出在相对湿度为(80～90)%F.S环境下,该微加速度计的工作极限温度为110℃,破坏极限温度为120℃;其主要失效模式为粘附。利用综合环境下加速度计的失效寿命,采用两参威布尔分布对其进行可靠性评估,并描绘了其可靠度与失效概率曲线。     

飞机舱门在风载作用下的强度

利用MSC Nastran,MSC Adams,MSC Fatigue联合分析舱门在风载荷作用下的强度.用MSC Nastran生成舱门的柔性体(.MNF)文件与.op2文件;将柔性体导入MSC Adams中替换刚性体舱门,仿真并输出载荷时间历程(.DAC)文件;在MSC Fatigue中利用载荷时间历程(.DAC)文件与.op2文件进行疲劳强度分析,得到该舱门在该风载作用下的疲劳强度.     

门座起重机端梁和马腿结构多轴疲劳寿命分析

为分析门座起重机端梁和马腿金属结构开裂原因,针对S3274K12型32t门座起重机端梁马腿结构,根据实际承载情况,在MSCPatran／Nastran进行的弹塑性有限元分析的基础上,选用Fatemi—Socie模型和Wang—Brown模型作为多轴疲劳寿命分析模型,用MSC Fatigue进行结构多轴疲劳寿命计算,预测结构的疲劳寿命．计算结果与实际使用情况对比表明该方法能较好地应用于港机结构的疲劳寿命计算．     

HgCdTe焦平面探测器热应力有限元分析

为降低HgCdTe焦平面探测器的内热应力、提高其可靠性,在MSC Patran和MSC Nastran 中对HgCdTe焦平面探测器进行热-力耦合分析.借助MSC Patran的参数化建模方法建立焦平面探测器的有限元模型,对该模型进行热分析,将结果作为温度载荷进行静力分析,得出HgCdTe芯片热应力分布情况.通过分析5...     

轻型客车直行跑偏仿真和试验

为解决轻型客车的直行跑偏问题,以国产某轻型客车为研究对象,将各个部件之间作为刚性连接,车身用等效的集中质量简化处理,在MSC Adams主模块Aview基础上,结合相关的轮胎模型和路面模型,建立具有12个自由度(Degree of Freedom,DOF)的动力学仿真模型. 实车试验与仿真分析的比较说明该模型具有较高的准确度和有效性. 仿真分析同时揭示轻型客车的直行跑偏与前轮各定位参数之间的关系,为快捷查找造成车辆直行跑偏的关键因素和解决方案提供依据及相应对策.     

侧架A区拐角的有限元分析

基于MSC Patran和MSC Nastran,通过子模型和变坐标系的有限元分析技术,对Z8A型侧架A区弯角(子模型)进行分析,获得侧架A区弯角的载荷特征.     

基于MSC Nastran/Patran的装船机 金属结构有限元分析

为合理设计装船机金属结构,利用MSC Nastran/Patran对其进行有限元分析.探讨对包含轴承、滑轮等部件的复杂金属结构模型的简化技巧,在MSC Patran平台上建立装船机整体模型.利用MSC Nastran进行强度和刚度分析计算,并利用其结果调整设计方案.通过装船机结构计算结果与设计方案的互动,在满足规范要求的基础上,合理布局并选择型材,减轻整机重量,提升总体设计水平.     

高速齿轮转子系统质量不平衡响应分析

为克服大型高速齿轮转子系统质量不平衡响应分析的不足,根据多柔体动力学、有限元法和模态综合理论,用MSC Adams对未耦合和耦合的齿轮转子系统质量不平衡响应进行时域分析,发现当高速端和低速端齿轮转子同时存在质量不平衡时,耦合系统响应为分别在其上施加不平衡时响应的叠加,与相关文献采用传递矩阵法得到的结果一致.用Field力元模拟滑动轴承的油膜支撑,得到弹性支撑的单个齿轮转子的不平衡响应,涡动轨迹为椭圆,结果与相关文献对弹性支撑的圆盘转子不平衡响应分析的解一致.     

利用MSC Adams/Car建立轿车的刚弹耦合模型

简单介绍利用模态综合方法建立刚体、弹性体耦合系统的一般理论. 使用MSC Nastran和MSC Adams/Car软件建立某轿车的整车刚弹耦合系统模型,进行整车匀速直线行驶工况下的仿真,计算得到车身的振动响应和车身、底盘连接点处的传递力,并讨论整车刚弹耦合模型的正确性.     

基于ANSYS和MSC Adams协同仿真的薄煤层采煤机摇臂壳体疲劳分析

为延长采煤机的使用寿命,以针对含硫化铁矿结核体薄煤层的某型采煤机摇臂壳体为研究对象,利用Matlab生成螺旋滚筒的瞬时负载文件,建立基于MSC Adams的采煤机截割部刚柔耦合有限元模型.应用ANSYS与MSC Adams之间的双向接口,实现柔性体对机械系统动力学行为影响的系统仿真,仿真精度得到提高.通过MSC Adams输出ANSYS所需要的载荷文件,对摇臂壳体进行瞬态动力学分析,并应用MSC Fatigue对其进行疲劳分析,发现该采煤机摇臂壳体的薄弱部位.该方法在产品开发的早期就能对摇臂壳体的疲劳特性有所认识,为采煤机设计提供新思路.     

基于MSC Nastran的复合材料尾翼优化分析

以Patran为前处理软件,MSC Nastran为求解器,复合材料铺层数为设计变量,以结构质量最轻为目标函数,对复合材料尾翼进行优化设计,并总结复合材料结构优化设计中的思路、方法和步骤.