结构强度试验单点调试参数优化系统设计

为了提高结构强度试验单点调试效率,设计了一款能够实现计算机辅助参数调试的软件。该软件对试验系统进行了耦合仿真,在此基础上实现了结构强度试验单点调试的参数优化,其优化结果可以实现控制系统参数的准确预置,直接应用在试验加载过程中,可以有效缩短试验单点调试时间,缩短试验调试周期。     

一种简易实用的开口剪切腹板有限元建模方法

研究含开口剪切腹板结构简易的有限元建模技术,提出当量厚度的有限元建模方法,给出内含椭圆形开口以及长方形和弧形组合开口腹板的当量厚度计算式.该计算式考虑腹板形心与开口中心不重合及开口边缘有加强件.为了验证文中提出的当量厚度有限元建模方法的正确性,采用MSC.Nastran分别对含两种开口墙腹板的盒段进行有限元建模分析,并分别与常规的网格细化的有限元建模分析结果进行比较.结果表明,所给出的当量厚度建模方法与常规网格细化的建模方法吻合很好,相对误差不大于2.0％,验证了所提出建模方法的正确性和有效性.     

基于准则法的飞机薄壁结构可靠性优化设计

针对传统的安全因数法考虑载荷和强度不确定性因素对飞机安全性的影响太笼统,无法从根本上减轻飞机结构质量的问题,提出一种飞机结构可靠性优化设计方法.根据应力-强度干涉模型计算结构单元的可靠度,建立以单元满可靠度为准则的优化模型,实现包含可靠性约束的结构尺寸优化.该功能已经加入到COMPASS中.算例结果表明该方法能够减轻结构质量,改善结构可靠度.该方法为开展飞机结构不确定性设计提供技术手段.     

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.     

考虑稳定性的复合材料加筋板结构快速化铺层优化设计

利用铺层参数和工程常用铺层库对复合材料加筋板的铺层顺序进行优化,在不改变结构重量的情况下提高结构的初始屈曲载荷。考虑到在优化过程中需进行稳定性分析计算,而频繁调用有限元计算时间较长,因此选取屈曲载荷计算值与试验值和有限元结果相近的基于能量法的复合材料加筋板稳定性快速分析方法。优化过程以铺层参数为设计变量,利用MATLAB优化工具箱实现铺层参数的优化;然后将优化结果与工程常用铺层库中各铺层的铺层参数进行对比,用最小二乘法选取相近的铺层顺序进行匹配;最后利用能量法和有限元方法验证优化后的加筋板屈曲载荷是否提高。算例表明,上述优化方法运算时间短、优化效率高,优化后的加筋板屈曲载荷提高了17%以上。     

结构强度试验应变测量时序匹配设计

针对结构强度试验高速测量时的时序匹配问题,采用基于PLD的时钟设计方法,对控制系统触发信号的输出时间进行记录,同时对测量系统触发响应时间进行标记。该方案可以实现应变测量的线下时序检验以及校对,实现控制加载时间与测量采集时间的时序精确匹配,可对高速测量过程中的测量可靠性提供一定的保障。     

坚持自主创新实现航空CAE软件的产业化发展

回顾20世纪70年代至今,航空结构分析系统HAJIF系列软件的成功开发历程,总结坚持自主CAE软件开发的经验和教训,根据当前航空工业的需求和CAE技术的发展趋势,提出创建航空自主CAE软件产业的思路和建议．     

摩擦力对阀控非对称缸输出力的影响

为研究在大型飞机结构疲劳试验中摩擦力对阀控非对称缸输出力的影响,建立了输出力的数学模型,分析计算了阀控非对称缸在换向时作动缸输出力的变化。应用AMESim仿真软件对系统进行了仿真,得到了输出力在摩擦力影响下的曲线,验证了理论推导。最后采用差动控制回路降低了输出力因摩擦力产生的振荡。该研究为在大型飞机结构疲劳试验中使用的非对称缸设计提供了参考。     

对称阀控非对称作动缸动态特性研究

在大型飞机结构强度试验中,伺服阀和作动缸的选取是通过额定流量、负荷量以及行程来实现的,而二者的动态特性未给予充分考虑,可能导致伺服阀和作动缸不匹配,严重影响阀控缸的动态性能。为此,文中建立了伺服阀和非对称缸的传递函数,仿真分析二者动态特性对阀控非对称缸动态行为的影响,绘出伺服阀和作动缸伯德图。仿真结果显示:截止频率是阀控缸匹配特性的量度;保持阀控缸工作性能的最低截止频率为10 Hz。     

航空结构大规模并行分析与优化应用

针对飞机设计精细化数值分析模型自由度已经达到亿级,对高性能计算的要求也越来越高的问题,围绕大规模并行计算环境下结构分析和优化的若干关键问题,研究满足高性能计算体系特点的区域分解并行算法、超大规模结构变量敏度高效求解和结构非线性振动特性求解等关键技术.对国产CAE软件HAJIF进行并行化改造,初步实现基于最大航程的气动结构综合优化设计和基于精细化模型的复合材料机翼综合优化设计.HAJIF的计算效率和精度得到明显提高.