某型飞机关键结构模拟件疲劳寿命研究

通过应变测量摸清某型飞机关键结构模拟件的疲劳危险部位及严重的受力状态,通过疲劳试验获得疲劳危险部位的裂纹扩展数据,提出了推断疲劳裂纹起始寿命的工程方法.     

复合材料机翼结构多约束优化设计

复合材料在航空领域的使用比重在逐年增长,飞机结构的轻量化设计可以通过优化复合材料铺层的厚度及结构的尺寸实现.在对某型飞机机翼结构有限元建模与分析的基础上,以质量轻量化为目标,通过控制结构的位移、应变和扭角等约束条件,结合Nastran的优化设计功能,对机翼结构蒙皮、梁、肋的复合材料铺层厚度和梁缘条的尺寸进行优化设计.结...     

飞机结构抗疲劳细节设计研究

对某型飞机结构疲劳危险部位进行了系统的抗疲劳细节设计和疲劳试验研究,探索出提高结构疲劳强度的有效设计措施和分析方法,为飞机的定型提供了优良的结构设计方案,研究方法和基本结率对类似结构的设计,选型或延寿具有一定的指导与借鉴作用。     

用专家系统进行抗疲劳结构细节优化设计

本文建造了一多钉多层板连接结构抗疲劳结构细节优化设计专家系统，并简要描述了系统的各组成部分。给出了该系统的设计结果以及与纯数学优化结果的比较。结果表明，专家系统在处理工程结构优化设计中普遍存在的离散变量和难以量化的约束方面有独到之处．     

机翼整体机加壁板损伤容限分析

使用改进的裂纹闭合积分方法(MCCI)对典型机翼整体机加壁板的裂纹扩展及剩余强度试验进行了分析预测。通过与试验结果的对比,表明预测的裂纹扩展寿命及剩余强度载荷与实际试验结果的偏差在工程应用可接受的范围内,证明该方法可以在实际机型研发过程中推广应用。同时,试验也证明了整体机加壁板长桁的止裂效果不明显。     

复合翼无人机机翼结构优化设计

针对轻小型复合翼无人机重量轻、刚度大的结构性能需求特点,对1种复合翼无人机机翼进行了结构布局优化设计。首先,根据设计指标与功能要求,对机翼内部承力结构进行了初始布局设计,并对4种梁、肋布置方案进行了静力学分析,通过对比选取最优结果。然后,考虑到翼梁位置参数对机翼刚度的影响较大,对机翼进行参数化建模,并采用基于Kriging模型的响应曲面法对其进行优化。最后,对样机进行了静力测试试验,验证仿真优化结果。优化后机翼的强度满足约束条件,翼梢变形下降了49.9%。结果表明,机翼的传力路线更合理,结构的效率更高。     

某型飞机机翼Ⅱ梁框疲劳寿命研究

某型飞机机翼Ⅱ梁框是重要的受力部件,必须准确估计疲劳寿命,以预防疲劳事故的发生。采用名义应力法和局部应变法两种方法及Miner累积损伤理论估计疲劳裂纹形成寿命;在随机载荷谱转化为等幅载荷谱的基础上通过Walker方程求得疲劳裂纹扩展寿命,从而估算出某型飞机机翼Ⅱ梁框的疲劳寿命。估算结果与试验结果吻合很好。     

基于NASGRO飞机典型结构裂纹扩展分析

损伤容限评定已经成为当前民用飞机设计的指令性要求,裂纹扩展分析是损伤容限评定的重要手段之一。NASGRO作为专业软件,提供了计算平台,根据不同的裂纹扩展分析模型,对飞机典型结构(机身加强框、机翼下壁板)进行裂纹扩展计算,比较不同方法对结果的影响。     

某手掷式无人机机翼结构拓扑优化设计研究

为解决某型手掷式无人机机翼结构重量占比高的问题,采用一种多变量结构拓扑优化设计方法。以结构重量最小为优化目标,以Fluent软件计算的气动力为载荷输入,以Nastran软件计算的结构最大形变、最大应力和屈曲特征值为约束,以机翼结构尺寸为优化变量进行减重优化设计。结构性能仿真结果表明,优化后机翼结构减重21.7%且满足结构安全性能约束要求。可提升该无人机续航时间38%,增加有效载荷278 g。优化后机翼结构尺寸的变化规律也为同类型飞机机翼结构设计提供了参考。     

综合应力加速寿命试验方案优化设计理论与方法

针对综合应力加速寿命试验设计问题,就恒定应力加速寿命试验方法,在应用均匀正交试验理论确定了试验应力组合方式和试验次数的基础上,根据所提出的加速寿命试验方案优化设计的准则和方法,以产品在正常工作应力水平时寿命估计值的方差最小为目标,以各加速因子试验应力水平和各次试验试样分配比例为设计变量,应用极大似然估计理论,建立综合应力加速寿命试验方案优化设计的数学模型。对航天电连接器的综合应力加速寿命试验方案优化设计的结果表明,经过优化以后的试验方案不仅可以提高试验数据的估计精度、减少试验次数,而且还可以在相同置信度下减少试验所需的样本数量,并能够缩短试验时间。     

典型机翼整体壁板止裂特性分析及优化设计

通过断裂力学的方法,应用大型有限元软件,分析典型加筋机翼整体壁板几何参数对止裂特性的影响.对各种参数下多筋条铝合金整体加筋壁板,裂纹从断裂筋条下向两侧均匀扩展的开裂模式,进行剩余强度的计算.采用遗传算法对典型加筋整体壁板参数进行优化设计,该计算与设计是根据中心加强件断裂的蒙皮双跨裂纹最大损伤范围的建议进行的.其能找出满足裂纹处在双跨筋条间距以内被有效止裂的条件下,使结构重量最轻的参数,为保证剩余强度下进行结构减重设计提供参考.     

大型飞机加筋壁板结构稳定性设计分析方法研究

大型飞机机翼上壁板、翼梁腹板等可达上百平方米,开展其结构承载稳定性设计与精细分析工作,对于结构的承载安全性、寿命以及重量优化等具有重要工程意义.文中提出一套基于准三维参数化有限元分析建模、正交试验设计与非线性数值计算相结合的设计分析方法,可有效解决精细设计论证工作中的难点,并获得结构参数对结构承载稳定性的敏感性以及初步的优化设计方案.算例表明文中建模方法与非线性数值分析的必要性.     

OPTIMUM DESIGN OF HIGH-SPEED RAILWAY LOCOMOTIVE TRACTION GEAR

ＯＰＴＩＭＵＭＤＥＳＩＧＮＯＦＨＩＧＨ－ＳＰＥＥＤＲＡＩＬＷＡＹＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥＴＲＡＣＴＩＯＮＧＥＡＲＬｉＬｉｘｉｎｇ；ＷａｎｇＸｉｕｑｉ；ＨｅＷｅｉｄｏｎｇ；ＺｈａｏＷｅｎｚｈｏｎｇ；ＱｉａｎＹｕａｎｍｅｉ（ＤａｌｉａｎＲａｉｌｗａｙＩｎｓｔ...     

基于损伤容限设计思想的飞机整体翼梁优化设计

用有限元方法分析飞机整体翼梁结构的应力强度因子,用Walker公式计算裂纹扩展寿命.以结构裂纹扩展寿命最大为优化目标,以筋条的位置为优化变量,采用遗传算法对整体翼梁进行基于损伤容限设计思想的优化设计.通过具体算例,给出不同筋条截面积约束条件下筋条优化位置和整体翼梁最优寿命,为整体翼梁的结构设计提供参考和指导.     

循环压缩应力作用下的疲劳裂纹扩展机制研究

裂纹在循环压缩载荷作用下的扩展已经被实验证实,但是由于难以进行观测因而无法准确描述,另外裂纹面在压缩载荷的作用下会出现闭合现象也增加了问题的复杂性。文中通过有限元方法,建立三种几何条件的裂纹模型,考虑裂纹面接触问题,进而对循环压缩载荷作用下的裂纹萌生扩展进行分析。结果表明,裂尖区域在循环压缩载荷作用下的残余拉伸应力是导致裂纹扩展的重要因素。同时,还对不同裂尖几何在裂纹描述的合理性方面提出一些看法。研究表明,裂纹在循环压缩载荷作用下的扩展能力是有限的、稳定的。     

随机载荷下焊接结构疲劳寿命的一种有效计算方法

随机载荷下的疲劳寿命估算方法通常涉及两个方面,循环计数和损伤累积。本文研究了一种用于随机载荷下焊接构件疲劳寿命预测的有效计算方法。按照这种方法,只要求已知应力历程的功率谱密度和常规疲劳试验数据,就可以对承受随机载荷的焊接构件作出疲劳寿命计算。利用结构系统的复频响应函数,可以由已知的输入功率谱求出结构响应的谱密度。这就使得结构设计者即使在设计阶段不知道结构承受的应力历程,而只知道结构系统的输入,也同样可以对所设计的结构作出疲劳寿命预测。本文所述方法被用于某超重型矿用汽车车架的疲劳寿命计算,计算结果与实际情况基本吻合。     

大型水泵出水流道优化水力设计

研究大型水泵出水流道扩散角、断面形状和中心线走向对水力损失的影响,提出当量扩散角概念,以包括沿程摩阻水力损失、扩散水力损失和出口水力损失在内的总水力损失最小为目标,对出水流道扩散角和断面形状进行优化,提出流道中心线走向优化的原则。研究结果表明,在进、出口断面位置一定的情况下,出水流道存在最优扩散角,使总水力损失最小。试验证明,由于水泵出水弯管的作用,出水流道实际开始脱流的扩散角小于理论计算的最优扩散角;采用优化渐变扩散角,可使水力损失进一步减小;矩形流道断面以正方形为最优,且存在最优角圆,使单位长流道沿程水力损失最小。成果对减小出水流道水力损失,实现泵装置优化设计,提高泵装置效率有重大意义。     

高速主轴/刀具联结的参数化有限元法优化设计

随着切削速度的不断提高,对主轴/刀具联结的静、动态特性要求越来越高。传统的设计法不仅设计周期长,而且设计质量难以保证,已不适应新产品的研制开发需要。利用参数化有限元法完成高速旋转下的主轴/刀具联结的力学模型的建立和分析,并通过非线性二次规划法对其进行优化,不仅可以提高设计质量,而且可以大大缩短设计周期。研究结果表明,对于多约束优化问题,利用该算法可以较好地获得全局最优解,结构参数优化合理,能够满足工程实际应用的需要。     

齿轮修形的优化设计与试验研究

通过对齿轮传动动态性能进行仿真研究,以一对直齿圆柱齿轮传动为例,研究了直线修形、抛物线修形和正弦修形,并优化设计了该齿轮传动取优动态性能时的齿廓修形曲线。通过比较修形齿轮和标准渐开线齿轮实测的振动加速度和噪声,证明了本优化修形设计方法对提高齿轮传动动态性能的突出效用。