机身典型连接接头DFR值分析方法研究

提出通过静力试验或者有限元模型计算,确定连接接头的危险钉孔位置,修正应力集中系数Kt等对结构细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)的影响后,进而确定结构的DFR值的方法。使用该方法对机身上某连接接头进行疲劳寿命分析,给出详细的分析过程与结果,并通过DFR值试验验证该方法的可行性和合理性。     

腐蚀条件下修正当量地空地循环数的DFR方法

通过引入腐蚀影响系数,将民机结构实际使用环境下用当量地空地循环数表示的设计目标寿命折算为疲劳损伤相同的一般环境下当量地空地循环数,从而建立腐蚀条件下疲劳分析的细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)方法.对于民机结构,腐蚀影响系数包括地面停放预腐蚀、空中飞行环境预腐蚀和空中腐蚀疲劳影响,引入基于腐蚀电化学理论的折算系数,将空中飞行时间等腐蚀损伤地折算为地面停放时间,从而综合考虑地面停放和空中飞行环境预腐蚀影响.针对典型使用情况下的支线客机,对其疲劳关键部位--机身长桁机加接头部位,采用腐蚀条件下DFR方法进行疲劳分析,验证该方法的可行性和合理性.     

开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的定量分析

对不同表面粗糙度的开孔铝板进行了疲劳试验。根据试验结果,利用回归分析方法建立了开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的经验公式;通过扫描电镜进行了断口分析,揭示了表面粗糙度对裂纹形成方式的影响。最后,运用细节疲劳额定值法对开孔试件的疲劳寿命进行了可靠性分析。     

考虑环境腐蚀效应影响的飞机结构日历使用寿命修正方法

基于皮劳额定值ＤＦＲ与大气暴露时间Ｔ之间的关系式推导出了环境腐蚀造成的结构波劳寿命与日历使用寿命之间的关系式,从而给出了结合线笥螺积损伤理论的一种考虑环境蚀效应影响的飞机结构日历使用寿命的估算方法。     

基于MSC.Fatigue的带孔板疲劳寿命仿真

采用有限元的方法,首先对带圆孔板的应力场和疲劳寿命进行了仿真,将仿真结果与实验结果对比,验证了仿真方法的正确性.然后对不同孔口形状的板进行应力场和疲劳寿命仿真,并与圆孔板的仿真结果对比,对孔边应力集中系数和疲劳寿命随孔口形状变化的规律进行了探讨.     

在斜向载荷作用下耳片疲劳寿命分析的等效载荷法

通过对耳片在不同加载角度下进行受力分析,针对耳片受斜向拉-压疲劳载荷的寿命分析问题,对压缩载荷进行等效处理,得到有效载荷系数λ,将疲劳载荷谱等效为P_(max)~λP_(min),然后通过细节疲劳额定值(DFR)方法得到耳片结构的疲劳寿命,最后通过加载角为45°的耳片疲劳试验对该方法进行了验证,证明该方法具有工程实用性。     

表面粗糙度对激光选区熔化TC4钛合金疲劳性能的影响

针对沉积表面和机加表面激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金试验件,通过疲劳试验得到两种表面粗糙度下的细节疲劳额定值(DFR),同时借助扫描电镜研究表面粗糙度对SLM成形TC4疲劳性能的影响。结果表明:沉积表面的DFR值为235.1 MPa,机加表面的DFR值为283.3 MPa,后者疲劳性能优于前者。断口分析显示表面粗糙度对疲劳裂纹萌生方式影响显著,沉积表面疲劳裂纹源萌生于试验件的表面,断口粗糙,高低起伏比较明显,机加表面疲劳裂纹源起始于试验件内部,断口比较平坦。     

使用环境下民机机翼蒙皮对接结构疲劳分析

对民机机翼蒙皮对接结构进行使用环境下的疲劳分析.根据结构典型使用情况,采用细节模拟试件实验室加速腐蚀试验测定细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)地面停放腐蚀影响系数和空中腐蚀疲劳影响系数;采用腐蚀条件下的DFR方法对结构进行疲劳分析,得到疲劳裕度.在此过程中建立处理实际结构复杂使用环境的方法及由细节模拟试件试验得到的DFR腐蚀影响系数确定结构使用环境的DFR腐蚀影响系数的方法.采用机翼蒙皮对接部位模拟试件,设计完成指定使用情况所对应的预腐蚀一腐蚀疲劳交替验证试验,试验结果与分析结果基本一致,该使用环境下的疲劳分析方法可行.     

游乐飞碟驱动半轴的疲劳寿命预测与试验研究

对游乐飞碟驱动半轴进行了疲劳寿命预测。运用ANSYS Workbench得到驱动半轴危险点的位置及该处的应力集中系数,设计相应的扭转试样,进行拉伸试验与扭转疲劳试验,得出材料的抗拉强度并修正材料的S-N曲线,进一步修正得出构件的S-N曲线,导入到NCODE软件中,结合设备满载与偏载载荷时间谱,通过小试样试验来实现对大型结构件的寿命预测。通过进行不同存活率P下疲劳寿命预测,得到在99%的存活率下,驱动半轴的疲劳寿命大概为2.9年。此数值可以作为游乐飞碟驱动半轴检修与更换的依据。     

2E12-T3铝合金蒙皮环向对接结构的疲劳性能

通过有限元仿真确定蒙皮环向对接结构的疲劳危险部位,计算得到2024-T3铝合金对接结构的理论细节疲劳额定值(DFR).对2E12-T3铝合金蒙皮环向对接结构进行疲劳试验,分析了疲劳断裂位置和断口形貌,计算得到该对接结构的试验DFR,并与2024-T3铝合金对接结构的理论DFR进行对比分析.结果表明:蒙皮环向对接结构试样均在蒙皮端部钉孔处发生疲劳破坏,与有限元分析得到的结构薄弱部位一致;裂纹起源于蒙皮与带板贴合面且与加载方向垂直的蒙皮孔壁上,裂纹扩展区存在疲劳条带和少数韧窝,瞬断区存在韧窝及空洞;2E12-T3铝合金对接结构的DFR相比于2024-T3铝合金对接结构提升约13.9％.     

含圆孔压电板弯曲问题

基于Reissner板理论将有限元法和解析法相结合，研究含孔压电板的力电集中问题。压电板为无穷大板受纯弯曲作用，上下表面电源短路，给出含孔压电板方程的通解。结果表明，①压电效应对面内弯曲正应力的影响很小，可忽略不计。②压电效应对剪应力影响较大，切向电场强度和电位移的集中程度随径厚比的改变而变化的趋势和切向剪力的相同。③中面上孔边的电势和垂直于板中面方向的电场强度的集中程度随径厚比的减小而减弱，垂直于中面方向的电位移的集中程度随径厚比的减小而增强。如果不考虑压电效应，文中的结果可以退化到非压电板含孔受纯弯曲作用的结果，这也反映了文中通解的正确性。     

开孔圆柱壳模拟疲劳试验模型及加载条件的研究

研究受内压开孔圆柱壳与其受拉伸开孔平板模型在结构和受载条件上的相似性，有限元分析表明，开孔圆柱壳与其相应的平板模型在开孔附近的等效应力分布非常相似，分析和试验结果表明，开孔圆柱壳模拟疲劳试验载荷应由控制疲劳寿命的关键部位（即危险点）的等效应力来确定，当开孔圆柱壳与其平板模型在危害点的等效应力水平和分布相同时，可认为二者的疲劳寿命也相同，在正确的加载条件下，开孔平板模型可用于开孔圆柱壳的模拟疲劳试验，并较精确地预测开孔圆柱壳的疲劳寿命。     

基于高速轴系不对中度的动力学研究及试验验证

基于高速轴系不对中提出考虑陀螺效应及惯性力影响下产生的激扰力和激扰力矩的改进算法,采用集中质量法将转子系统简化为多圆盘系统,根据受力平衡和变形协调关系建立转子系统的运动微分方程,求出该激扰力和激扰力矩。应用改进算法计算出因轴系不对中引起的激扰力和激扰力矩的N个样本,根据概率统计原理获得其表征值。以某型高速飞轮箱为例,将上述理论算出的激扰力和激扰力矩的表征值作为载荷施加在有限元动力学模型中进行谐响应仿真,仿真结果与振动测试试验结果进行了对比分析,该方法得到较好的验证,具有一定的工程应用意义。     

运用正反问题迭代法进行叶片式气液混输泵叶轮的水力设计

基于正反问题迭代,提出了叶片式气液混输泵叶轮水力设计的方法。叶轮叶片的初始几何形状根据给定的速度矩分布规律进行设计,通过叶轮内CFD三维流场分析结果,改进流道参数和速度矩分布规律以优化叶片几何参数和流场分布。外特性试验结果表明,设计叶轮可在较宽的流量范围及含气量范围下工作,最优工况效率可达44．0％,且能在短时间内输送100％的气体而不发生气堵现象,证明了该设计方法的有效性和可靠性。     

小边距孔的压合衬套强化工艺研究

针对某型机研制中遇到钛合金耳片结构小边距孔的强化问题,以Forcemate压合衬套为强化方法,研究其对小边距孔的强化效果。结合有限元方法分析干涉量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%对孔周应力应变的影响,并将小边距孔与常规边距孔的应力结果进行对比。对强化后的耳片施加循环外载,获得干涉量与疲劳寿命之间的关系,最终为最佳工艺参数的选取提供理论依据。     

疲劳试验中强化效果的两种判据的研究

对在机械构件的疲劳试验中采取强化措施后的强化效果问题，从可靠度和疲劳寿命两方面进行探讨。从理论上分析这两种强化效果判据的依据，并对实例进行研究，得出了有益的结论。     

有孔纳米单晶铜薄膜拉伸断裂特性的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟有孔纳米单晶铜薄膜的拉伸断裂过程.通过施加拉伸应变驱动原子运动和小孔变形,展示有孔纳米单晶铜薄膜随应变增加的原子位形直观分布;超过弹性极限后,位错发生于小孔的应力集中处.计算所得原子平均能量随变形的增长趋势,结果表明,有孔纳米单晶铜薄膜的变形机制可以显著地分为三个阶段,弹性延伸、塑性滑移、沿位错线开裂.     

带纵横向肋板的圆管结构强度分析

在工程应用或模型试验中,常有承受均匀径向内压及轴向拉应力的各种圆管结构或压力容器。为降低成本,减少零部件的厚度,设计中常采用相应的肋板结构来提高筒体强度和刚度。而带有纵横向肋板的圆管结构,其力学模型的合理简化对强度分析十分必要。在大型井壁受力模拟试验装置中使用带有纵横向肋板的圆管结构零件——承载筒体,该结构的每一个单元肋格简化为四边固定的矩形平面弹性薄板,并对其进行计算,导出肋板单元的挠度公式,运用弹性薄板小挠度理论导出弹性曲面上各应力分量的表达式。为该结构筒体厚度的确定提供理论依据,也为带肋板结构的零件模型简化提供新的思路。     

含椭圆孔无限大弹性导电薄板在均匀磁场作用下的应力分析

给出一种针对含椭圆孔的导电薄板在电磁力作用下的分析方法.其研究重心是定量计算椭圆孔对电流密度以及板内应力分布在椭圆长轴端点处的集中效应.分析引入椭圆坐标,以助于处理问题的边界条件,并最终给出直角坐标下各分量的对应结果,以便于实际应用.首先求出薄板内电流密度分布, 然后考虑一类简化的计算模型,把应力求解确定为反平面剪切问题, 进而推出应力在板内分布的解析解.并利用所获得的椭圆孔洞结果推断出Ⅲ型裂纹的应力强度因子.     

Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振与奇异性分析

研究Winkler地基上四边自由矩形薄板的亚谐共振问题.按照弹性力学理论建立Winkler地基上四边自由受简谐激励作用矩形薄板的动力学方程.利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程.应用非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况时的一次近似解,并进行数值计算.分析激励、阻尼等对系统响应曲线的影响.应用奇异性理论对1/3次亚谐共振幅频响应方程进行奇异性分析,得到选取不同分岔参数时开折参数平面的转迁集和分岔图.