界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响

TiC/TC4复合材料在航空航天领域有广阔的应用前景,在加工制造过程中,增强体SiC纤维和Ti合金基体会发生界面反应,严重影响复合材料的宏观力学性能。为研究界面层对TiC/TC4复合材料力学性能的影响,采用正四方形RVE模型模拟复合材料细观受力情况,并进行有限元计算分析,分别研究单胞模型在4种单向载荷下的力学性能和失效载荷大小,得到复合材料的失效模式。重点研究了界面层厚度对复合材料细观模型力学性能的影响,综合考虑界面层厚度对界面结合强度值和裂纹对复合材料性能的影响,确定反应层厚度控制在1μm附近最合适,与实际制造时所选取的界面厚度区间一致,可以作为复合材料加工时界面层厚度的参考理论依据。     

薄壁板在随机声载荷作用下的振动响应谱估算

针对飞行器薄壁结构声疲劳问题，研究了具有多模态的薄壁板结构在声载荷作用下振动响应谱的估算方法。基于正交模态法，采用结合受纳函数描述结构模态和声场空间压力分布的耦合关系，建立动态响应计算模型。为与试验结果进行对比，选取具有固支边界的金属薄壁板作为研究对象，以试验测得的噪声载荷作输入，计算了该结构的振动响应谱，估算了均方应力，并将计算结果与试验数据进行比较和讨论。     

薄壁结构高温随机振动疲劳寿命估算方法

为了研究涡轮转子叶片在高温环境中气流激振力作用下随机振动疲劳失效机理,从基础研究出发,采用薄壁板件为研究对象。基于高温试验台与振动台联合试验,结合数值仿真,得到了不同温度和不同振动量级组合下试验件根部与颈部的轴向动应力响应规律。基于疲劳累积损伤理论,采用改进的雨流计数法预估试验件的疲劳寿命。通过高温随机振动试验,同时参照常温随机振动试验,获得试验件在实际工况下的应力、应变、频率等动力学响应和寿命数据,并对各个试验组的响应与寿命进行数据统计,仿真与试验结果比较发现:数值仿真对试验件破坏位置判断准确,应力响应误差在5.6%以内,频率响应相差1%左右,疲劳寿命相差28.6%以内,证明了高温条件下随机振动疲劳分析方法是有效的而且精确的。     

基于BP神经网络的航空发动机整机振动故障诊断技术研究

本文提出了一种基于BP神经网络的航空发动机整机振动故障诊断方法,详细阐述了该方法的数学原理及其实现算法,并利用某型航空发动机整机振动数据作为数据样本,建立了基于人工神经网络的发动机故障诊断模型。应用MATLAB语言编程计算,结果表明,该方法具有学习速度快、噪声抑制力强等特点,而且诊断准确,大大降低了虚警率,对于航空发动机的整机振动故障诊断研究有重要意义。     

基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。     

多场载荷作用下舵面蒙皮响应分析及寿命预估

试验研究表明,导弹舵面在工作环境中承受严酷的气动力载荷、气动热载荷和噪声载荷。多种载荷相互影响使舵面产生剧烈振动,严重影响打击精度,甚至导致蒙皮开裂引起疲劳失效。以某型号导弹C/SiC复合材料舵面蒙皮为研究对象,基于WORKBENCH/VA-ONE程序平台,将自定义函数(UDF)建立的热流固耦有限元控制方程和边界元声场控制方程相结合,推导出改进的耦合边界元/有限元法(BEM/FEM)计算模型。通过此方法数值模拟导弹真实飞行环境,计算出了蒙皮表面危险点位置和不同飞行环境下响应特性。并且采用雨流循环矩阵(RFM)和雨流损伤矩阵(RFD)讨论了应力循环块的分布与应力危险点的损伤程度。最后结合Morrow平均应力模型和Miner累计损伤理论对C/SiC复合材料舵面蒙皮进行寿命预估。结果表明,通过改进的耦合BEM/FEM计算模型,能够较准确地反应导弹在真实飞行环境下舵面蒙皮响应特性和疲劳寿命随环境变化特征,为导弹舵面可靠性设计提供了一种有效的数值计算方法。     

装配参数对附件机匣锥齿轮破裂故障的影响

针对航空发动机附件机匣锥齿轮由装配偏差引起的破裂故障，采用行波共振原理和有限元法，对锥齿轮进行模态分析和静应力计算，分析了啮合锥齿轮的齿轮间隙和主动锥齿轮垂直安装角度对主动锥齿轮齿根应力的影响。仿真与试验结果分析表明：主动锥齿轮结构具有一节径和二节径振型，模态频率与试验误差小于2.5%；齿轮装配间隙对齿根应力影响较小，装配工艺的要求相对合理；主动锥齿轮安装角度偏差对齿根应力影响较大，因此需要严格控制角度偏差。主动锥齿轮断齿金相组织形态及其破裂特征分析表明，锥齿轮的破裂类型为疲劳断裂，断口具有节径型振动疲劳断裂特征。     

基于快速ICA的复杂路径下滚棒轴承外圈划伤故障特征提取

针对航空发动机复杂路径下轴承故障难识别的问题,提出了基于快速独立分量分析的盲源分离理论与包络谱分析方法相结合的轴承故障诊断方法.为了模拟故障轴承振动信号的复杂传递路径,设计并加工了花键衬套连接方式、双层轴承结构的多层复杂传递路径轴承故障模拟实验台.在该实验台上开展了多工况下的滚棒轴承典型故障实验,应用本文提出的轴承故障诊断方法对轴承外圈划伤故障进行了深入分析处理,并将其与传统频谱分析及包络谱分析结果相比较.分析结果表明:盲源分离包络谱分析方法对复杂路径下滚棒轴承外圈故障诊断十分有效,诊断效果明显优于传统轴承故障诊断分析方法.     

薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳寿命预估

针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵和雨流损伤矩阵,分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。结果表明:相同声压级下,临界屈曲温度前,结构应力响应随温度升高而增大,屈曲后响应随温度的升高而减小;响应曲线先向左发生偏移,然后向右偏移,疲劳寿命先减小后增大;相同温度下,结构应力响应随声压级的升高而增大,响应曲线不发生偏移,结构疲劳寿命线性下降。