舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。     

短纤维对泡沫铝压缩力学性能与吸能特性的影响研究

为探索闭孔泡沫铝加入短纤维后的力学性能和吸能特性变化规律。利用熔体发泡法在铝熔体中加入短碳纤维后制作得到纤维增强泡沫铝,通过万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对泡沫铝、纤维增强泡沫铝进行准静态和中应变率下(0.001~100 s-1)的动态力学性能测试,分析了纤维长度、纤维含量对泡沫铝力学性能和吸能特性变化规律。研究结果表明,纤维在泡沫铝内部主要呈现三种不同的形态模式:穿透模式、贯穿模式和嵌入模式;在平均孔径为2 mm的泡沫铝中加入长度为1 mm的纤维后,大多数纤维呈现穿透模式,泡沫铝整体性能下降,加入等含量长度为3 mm的纤维后,大多数纤维呈现贯穿和嵌入模式,平台应力和吸能效率有所提升;加入纤维后,泡沫铝整体呈现更为明显的应变率效应。     

基于剪切应力状态TC4钛合金不同应变率下的硬化行为研究

TC4钛合金广泛应用于制造飞机机身、机翼结构中的各种梁、接头、隔框和航空发动机风扇叶片、压气机叶片等部件。在风扇或者压气机叶片冲击机匣的过程中,叶片与机匣会经受强冲击载荷、高应变率、大变形物理过程,因此研究TC4钛合金的动态本构关系及损伤模型对发动机机匣包容性数值仿真有重要意义。为了表征TC4钛合金在剪切应力状态下的应变率效应,分别使用电子万能拉伸试验机和高速液压伺服试验机在常温下对TC4剪切试件进行拉伸试验。采用逆向工程的方法采用冯·米塞斯屈服准则,对Swift-Voce硬化方程的参数进行标定,发现剪切应力状态下TC4具有明显的应变率效应。结果表明,TC4钛合金不同应变率的硬化曲线演化趋势基本相似,从模拟中提取的力-位移曲线和试验的良好吻合,验证了逆向工程优化硬化曲线的准确性,可用于指导工程实践。     

无人直升机六足式起落架设计与控制算法

无人直升机在作战、巡逻、反潜、救援、运输中发挥极其重要的作用,但是传统起落架形式对起降环境要求较高。针对复杂地形自适应起落、恶劣海况舰面起降和停放以及应急坠撞高生存力等问题,提出了一种基于多连杆机构设计的无人直升机仿生腿式起落架系统,并完成了控制算法研究和建模仿真。首先从仿生腿数量、分布形式、腿部自由度配置和需要完成的功能等方面对仿生腿式起落架机械构型进行分析,并完成了六足式起落架运动学和动力学分析。然后针对仿生腿式起落架自适应着陆过程,完成着陆缓冲和地形建模算法的研究。最后,基于控制算法搭建虚拟样机仿真模型,完成了多种地形的仿真分析和样机测试。研究结果表明,所设计的仿生腿式起落架结构和控制算法可完成动态自适应着陆,实现着陆过程的平稳缓冲。     

考虑面内载荷的复合材料层合板冲击性能

考虑面内初始载荷作用,开展复合材料层合板高速冲击响应与损伤特性研究。设计一种面内拉伸/压缩/剪切初始载荷施加装置,结合气炮试验装置,提出一种初始载荷复合材料高速冲击试验方法,针对X850/IM+和M21C/IMA两种牌号复合材料层合板开展高速冲击试验。结果表明:面内初始载荷对复合材料层合板高速冲击响应和损伤特性有显著影响;相比无初始载荷冲击情况,面内拉伸载荷作用提高了结构抗弯刚度,使冲击剩余速度提高,穿透速度降低,分层损伤面积减小;而面内压缩载荷则反之。      

不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构动力学性能研究

为研究不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构的动力学性能,通过空气炮发射方式分别开展了球形弹、锥头弹和平头弹撞击泡沫铝夹芯板试验。基于非线性动力有限元软件LS-DYNA进行了不同弹形撞击泡沫铝夹芯板的数值仿真,分析了不同弹形、不同速度对夹芯板吸能特性的影响。试验结果与仿真结果一致性较好,结果表明：锥头弹撞击变形模式与球头弹撞击变形模式基本相同,平头弹侵彻过程中产生较严重的冲塞破坏,前面板和后面板呈现撕裂破坏模式,侵彻后夹芯被压实部分泡沫铝粘接在后面板上;锥形弹头部尖锐,弹头与靶的接触区域小、侵彻力大,平头弹的弹头和靶的接触区域大、侵彻力小,但靶面破坏区域大且撞击后效更大,球头弹则居于二者之间;当速度较低时,改善前面板和夹芯板的厚度以及材料性能可以较好地提升泡沫铝夹芯板的性能;当速度较高时,后面板吸能比例逐渐增大,重点改善后面板的厚度和材料性能可以较好地改善夹芯板抗侵彻性能。     

棉花纤维增强冰弹对复合材料层合板冰撞动响应的影响

当前研究表明自然界冰雹比纯净冰的密度低、强度高,为此ASTM F320-10标准中要求,在实施航空结构抗冰撞试验时,人工模拟冰弹中需添加棉花纤维,以更真实呈现自然界冰雹的力学特性。为研究复合材料蒙皮结构遭受自然界冰雹后的损伤特性,采用80 mm口径气炮装置,开展纤维增强冰弹撞击刚性靶板和复合材料层合板试验。结果表明：冻结温度对冰弹力学性能几乎无影响;棉花纤维的加入显著提高了冰弹的模量和断裂强度;在中低速度范围内,复合材料层合板分层损伤面积随纤维增强冰弹的冲击速度及层合板铺层方式变化,而相同速度范围内受纯净冰弹冲击的层合板未出现分层损伤。     

水下爆炸载荷作用下梯度PVC泡沫夹芯结构的动态响应

采用ANSYS/LS＿DYNA有限元软件对分层梯度PVC泡沫夹芯板在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行数值分析。针对表观密度为79 kg/m³,107 kg/m³,134 kg/m³,162 kg/m³,203 kg/m³,252 kg/m³的6种泡沫材料，通过改变不同泡沫芯层的密度实现不同的密度梯度设置，共设计了两类不同密度梯度跨度的构型。选用背板峰值挠度和能量吸收作为结构抗水爆性能评价指标，讨论了不同密度梯度比对结构动态响应的影响，并与均质构型进行了比较。结果表明：与均质构型相比，合理的设置泡沫芯层密度能够有效地提升结构的抗爆性能；芯层的密度梯度设置对大密度梯度(large gradient density, LGD)构型的影响大于小密度梯度(small gradient density, SGD)构型；小密度梯度构型LGD-3具有最小的背板峰值挠度，为设计优质抗水爆性能泡沫夹芯板提供了参考。