复合材料雷达罩耐鸟撞和电磁性能综合优化设计

对蜂窝夹芯复合材料雷达罩进行耐鸟撞优化设计以及耐鸟撞和电磁性能综合优化设计,优化设计变量是雷达罩分段后的总厚度和比例等,耐撞性优化目标是最大限度的减小雷达罩的损伤面积和保护雷达罩内的设备安全,体现在数值计算中减小雷达罩的失效单元数和鸟体的剩余动能;耐鸟撞和电磁性能的综合优化目标除满足以上目标外,也要求使电磁参数指标达到最优。优化软件中集成了显式动力分析软件LS-DYNA和电磁分析软件FEKO,采用了适合于复合材料壳单元冲击损伤的Chang-Chang模型。某算例的优化结果表明：合理的优化设置可以实现蜂窝夹芯复合材料雷达罩的耐鸟撞和电磁性能优化要求,并提高工程设计效率。     

复合材料雷达罩鸟撞破坏的流固耦合动响应分析

建立了鸟撞复合材料雷达罩有限元模型,用壳单元模拟雷达罩,在鸟体周围附加用于模拟空气的欧拉流动域,利用显示动力分析软件LS-DYNA对鸟撞复合材料雷达罩的过程进行了数值模拟,对雷达罩的破坏响应进行了分析。结果表明,在撞击的过程中,应力的峰值主要出现在被撞击区域的周围;部分区域的不同材料层间会承受不同的应变趋势。     

Tu—154复合材料雷达罩大面积损伤修补

本文详细介绍了Ｔｕ－１５４复合材料雷达罩大面积损伤修补过程，通过选择适当的修补工艺，调整工艺参数，可使修补后的雷达罩攻气动以及电性能的要求。     

人工鸟研究进展及在飞机结构抗鸟撞中的应用

鸟撞是飞行安全的重要威胁,军机强度规范、民机和发动机适航标准均明确要求,须通过鸟撞试验等手段对结构抗鸟撞能力进行验证,并对鸟撞关键部位、鸟撞速度和鸟弹规格等给出明确规定.家禽鸟弹因个体差异因素导致鸟撞响应出现较大分散性,人工鸟弹成为该领域的重要研究方向,相关标准指出可使用人工鸟替代家禽实施鸟撞试验.介绍了明胶人工鸟的制...     

复合材料加筋壁板鸟撞动响应分析

考虑复合材料蜂窝夹芯结构的冲击损伤,采用接触碰撞耦合方法研究了复合材料加筋壁板的抗鸟撞性能。鸟撞方式包括垂直冲击和斜冲击两种,复合材料的冲击损伤模型采用Chang-Chang模型,分析了三种鸟撞速度下鸟撞性能参数如复合材料壁板的失效单元数、鸟体剩余动能和筋条的变形,以及复合材料壁板和筋条在某一鸟撞速度下应力随筋条数的变化规律。计算结果表明：垂直冲击和斜冲击下复合材料加筋壁板的抗鸟撞性能不同,并非筋条越多越有利于改善抗鸟撞性能,筋条有时还可能起反作用。     

明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验

开展明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验,研究夹芯结构在软体高速冲击下的损伤形式,分析相关因素对结构动态响应结果的影响。通过CT扫描对复合材料蜂窝夹芯板内部进行检测可知,面板出现分层、基体开裂、纤维断裂、凹陷、向胞内屈曲等损伤形式,蜂窝芯出现芯材压溃、与面板脱粘的损伤形式;分析复合材料蜂窝夹芯板后面板的动态变形过程及撞击中心处位移-时间数据可知,复合材料蜂窝夹芯板在撞击过程中出现由全局弯曲变形主导和局部变形主导的两种变形模式;通过对比不同工况下的复合材料蜂窝夹芯板损伤程度可知,复合材料蜂窝夹芯板损伤程度随鸟弹撞击速度的增加而增大;蜂窝芯高度为10 mm的复合材料蜂窝夹芯板较蜂窝芯高度为5 mm的复合材料蜂窝夹芯板的损伤程度大;初始动能较大的球形鸟弹较圆柱形鸟弹对复合材料蜂窝夹芯板造成的冲击损伤程度更大。      

高速列车风阻制动风翼抗鸟撞分析

对研制的复合材料高速列车风阻制动风翼建立有限元模型。据接触-碰撞基本理论利用非线性动力分析软件LS-DYNA对鸟撞制动风翼过程数值仿真,将计算结果与实验数据对比验证仿真过程的合理性。结果显示,该制动风翼能承受500 km/h鸟体撞击,极限能达625 km/h,满足要求设计。鸟撞过程中制动风翼变形具有冲击波传递特征,应力峰值主要出现在被撞击区域,与底座相连部分及摇臂附近也会出现应力集中。     

基于SPH方法的叶片鸟撞数值模拟研究

基于显式碰撞动力分析软件PAM-CRASH及其提供的SPH方法,建立了鸟撞平板叶片数值分析模型.通过SPH方法、Lagrange方法结果和实验结果三者对比,指出SPH方法比Lagrange方法的数值计算结果更贴近试验结果.还应用SPH方法,研究了圆柱体、两端带半球的圆柱体、椭球体三种不同几何构型的鸟体对计算结果的影响.最后,计算了实验条件下易出现损伤的叶片根部不同时刻的应变分布及应力分布.     

鸟撞飞机风挡的一体化数值模拟技术

鸟体本构模型及其参数的确定是影响鸟撞飞机风挡数值模拟结果的重要因素,也是一直困扰大家的难题。为提高模拟结果的准确性,将鸟体模型识别和数值模拟相结合,提出鸟撞飞机风挡数值模拟的一体化技术。重点阐述鸟体本构模型及其参数的优化反演方法,并结合计算实例给出该技术的分析过程。这些工作进一步完善了鸟撞有限元数值模拟的耦合解法理论,对飞机结构的抗鸟撞研究具有一定的参考价值。     

飞机尾翼前缘结构鸟撞仿真与改进设计

基于疏散鸟体动能的防鸟撞策略,以提高结构刚度和抑制变形为目标,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对现有飞机尾翼前缘结构鸟撞过程进行了数值研究。根据模拟结果,通过增加单向斜支板结构和采用纤维/金属复合材料,实现了从结构和材料两个方面对尾翼前缘结构进行改进设计。结果表明,前缘增加的单向斜支板结构可以通过疏散鸟体动能来降低鸟撞冲击对尾翼内部结构的破坏,而采用纤维金属复合材料则减轻了前缘曲翼约10%的质量,且提高了整体刚度,并使结构在鸟撞过程中最大变形降低到原始构型的25%。通过分析不同铺层方式下材料的破坏模式和吸能效果,发现合理的铺层设计可显著提高尾翼前缘结构的抗鸟撞性能。     

基于欧拉—拉格朗日方法的复合材料机翼前缘鸟撞模拟

复合材料大面积用于飞机结构后,其鸟撞问题变得更加突出。利用大型通用有限元程序ABAQUS,采用耦合欧拉—拉格朗日方法（CEL）对某型无人机复合材料机翼前缘的鸟撞问题进行模拟,研究了鸟体速度、密度和蒙皮铺层形式等对鸟撞动响应的影响,计算了机翼前缘填充泡沫后的鸟撞损伤,对复合材料蒙皮的鸟撞破坏机理进行了分析,所得结果对工程设计具有参考意义。     

飞机平板鸟撞试验件参数影响研究

本文利用pam—clash软件，通过对41b鸟撞击平板进行对比分析，对试验件参数影响进行研究。确定了试验件参数（如试验区大小、夹持方式）的选取原则。根据试验件参数选取原则建立了试验件分析模型，对鸟体撞击角度为90°和25°两种构型进行了分析，确定了每种构型3类试验件的厚度及对应撞击速度。用以后续全面验证分析模型。     

2024-T3铝合金动力学实验及其平板鸟撞动态响应分析

通过电子万能试验机和分离式霍普金森拉杆（SHTB）拉伸试验分别获得2024-T3铝合金材料准静态和高应变率两种应变率下的应力-应变曲线。铝合金材料的本构关系由能够反映材料硬化效应和应变率强化效应的Johnson-Cook材料模型描述,方程中的4个参数通过不同应变率下的应力-应变曲线拟合得到。基于瞬态动力学软件PAM-CRASH,结合材料动态力学性能试验所获得的2024-T3铝合金Johnson-Cook模型方程,耦合光滑粒子流体动力学（SPH）方法和有限元（FE）方法建立2024-T3铝合金平板的鸟撞数值模型,数值计算所得动态响应与鸟撞试验结果吻合较好,表明建立的鸟撞数值计算模型是合理、可靠的,整个分析流程从材料动态力学性能试验、鸟撞数值计算到最终的鸟撞试验验证为飞机结构的抗鸟撞设计与分析提供了有力的参考。     

钛合金风扇叶片抗鸟撞动态力学响应仿真

随着飞机速度提高,鸟撞击航空发动机风扇叶片造成的问题日益严重。为了量化研究风扇叶片转子的抗鸟撞特性,该文构建了某航空发动机风扇转子全模型,通过概率公式确定了鸟体的最大概率撞击位置。在该基础上,采用LS-DYNA有限元软件对1.8 kg圆柱体人工鸟体以100 m/s相对速度撞击风扇转子叶片过程进行动态力学响应仿真研究。仿真结果表明,在鸟体撞击过程中,叶片最大轴向正向位移为85 mm。叶片前缘因切割高速鸟体而受最大的等效应力,最高为2 300 MPa。此外,在鸟体撞击叶片过程中,鸟体被转子叶片均匀切割成3块后打散。     

直升机桨叶鸟撞试验方法的数值模拟

由于直升机旋翼的工作特点,使得全尺寸旋翼鸟撞试验很难进行,而在飞行器结构抗鸟撞的设计过程中,鸟撞试验是最终、最有效的检验方法,因此开展直升机桨叶鸟撞试验研究十分必要.采用Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)流固耦合方法分别对旋转状态的桨叶鸟撞以及端部受集中载荷作用的静止状态桨叶鸟撞进行了数值模拟,通过数值模拟结果对比,发现两种状态下桨叶的动态响应结果很接近,说明采用集中载荷替代离心载荷的静态鸟撞试验可以较好地模拟旋转状态下桨叶鸟撞试验,从而为直升机动部件鸟撞试验研究提供理论依据.     

飞机驾驶舱后观察窗抗鸟撞试验及数值模拟研究

为了对飞机驾驶舱后观察窗玻璃进行抗鸟撞设计,进行了后观察窗玻璃抗鸟撞试验,试验中测量了观察窗玻璃上两个点的应变时间历程。利用大型商用碰撞分析软件PAM-CRASH建立了全尺寸鸟撞后观察窗玻璃有限元计算模型,对鸟撞后观察窗试验过程进行了数值模拟,比较了应变及位移时间历程曲线的计算结果和试验结果,二者良好的一致性表明计算模型的合理性。在此基础上分析了内外层玻璃厚度及中间空气层厚度对后观察窗结构抗鸟撞动响应的影响规律,为飞机驾驶舱后观察窗玻璃的抗鸟撞设计提供技术指导。     

变弯度机翼前缘结构抗鸟撞仿真与试验验证

与常规机翼不同,变弯度机翼抗鸟撞装置在设计时需要考虑变弯度机翼的机构运动路线,在保证不影响机翼机构正常功能的前提下进行设计,因此也大大增加了抗鸟撞装置设计的难点。通过试验与仿真相结合的方法,对不同构型楔形结构的抗鸟撞性能进行研究,得到了最合理、有效的抗鸟撞结构;根据鸟撞仿真分析结果,结合机翼机构运动路线,确定了抗鸟撞装置的设计思路,同时设计并制造了三角加弧形结构抗鸟撞装置,并对其进行了试验验证与仿真分析。结果表明,三角加弧形结构能有效预防变弯度机翼在受到鸟撞后发生破坏,为变弯度机翼抗鸟撞结构的设计提供参考。     

点阵构型对夹层结构抗鸟撞性能的影响

空心夹层叶片由于同时具备轻量化与吸能特性而被广泛应用于航空发动机设计,研究了四种不同点阵构型对填充式叶片等效模拟件的抗鸟撞能力的影响。通过均匀化方法给出四种点阵构型的等效刚度,然后基于随形自适应点阵填充结构的建模方法建立点阵填充的曲板模型,通过3D打印将单胞填充平板结构制造出来进行鸟撞试验并进行数值仿真。从变形机理和能量吸收的角度分析了四种不同单胞下填充结构的抗鸟撞性能,BCC具有更好的抵抗z方向挠度和面内y方向的褶皱两种变形的表现且相比于其他几种结构的吸能作用更优,所以BCC具有更好的抗鸟撞能力。     

地面雷达罩材料的研究进展

综述了地面雷达罩用复合材料的国内外研究进展,简要总结高性能地面雷达罩材料需要满足的要求。并评述各种增强纤维、基体树脂和夹层材料优缺点及其改性方法,展望未来地面雷达罩材料的发展趋势。     

光学玻璃材料动态冲击试验与鸟撞研究

针对多光谱硫化锌(zinc sulfide,ZnS)光学玻璃材料用于飞行器时的鸟撞问题进行了研究.对多光谱硫化锌玻璃进行了中高应变率下的压缩试验获得其材料属性.鸟体采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法建模,引入Gruneisen状态方程定义鸟体本构模型.对...