长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸失效分析

通过对长桁中断复合材料胶接加筋板的拉伸试验和有限元模拟,研究了复合材料加筋板的破坏特性。结果表明:长桁端头有很高的应力集中,桁条被切断导致加筋板传力路线改变;试件的破坏模式为蒙皮与长桁的筋条脱粘,脱粘起始于桁条端部,并沿着蒙皮与长桁的界面扩展;基于断裂力学失效准则的内聚力单元模拟胶接界面,可有效模拟复合材料加筋板的脱粘起始和扩展。验证了改进后的加筋板明显优于参考加筋板。讨论了几何参数对结构承载能力的影响,。     

长桁快速展开建模技术研究

为了同时满足减重和强度的要求,现代飞机长桁具有大量开口、斜切等特征,而现有的手工展开建模的方法存在展开精度差、建模效率低、容易出错等问题。基于长桁的结构特点,本文对长桁特征映射算法进行了研究,提出了一种长桁快速展开建模的方法,该方法以CATIA为平台,可以自动、高效、准确地完成大量展开建模工作,缩短了展开建模周期,提高工作效率。     

机翼长桁检验柔性工艺装备研制关键技术研究

面向新一代飞机制造数字化、柔性化的需求,基于柔性工装技术,设计了机翼长桁检验数字化柔性工装系统。通过总体设计和综合精度分析研究,建立了基于现场总线技术的柔性工装控制系统,开发了柔性工装专用的工艺控制软件,最后把该系统应用于实际生产。与原有工装相比,该柔性工装极大地缩短了长桁检验工装的研制生产周期,降低了长桁检验工装的研制生产成本,提高了长桁检验效率,减少了厂房占用面积。     

飞行器长桁零件加工中的装夹工艺

以某型号飞行器长桁零件为研究对象,围绕装配和加工工艺过程中装夹存在的问题,根据其服役环境,设计了符合飞行器长桁类零件装配的通用可调夹具,旨在提高装夹效率,满足多种截面长桁装夹要求,优化支撑布局。结合国内使用的飞机长桁类工件夹具现状,提出了L形长桁零件装配专用夹具的设计方案。在长桁受重力的情况下,外部施加60kN力时最大挠度为323mm,在长桁的上面打连接铆钉孔,使其承受能力大大降低,在承受同样的力时应力急剧增大,但弹性应力急剧减小,并且装配体中各零件间存在接触应力,其应力小于单个分析的应力,所以装配后长桁、框架及角材可用铆钉连接。将上述装配和仿真研究应用于该飞机装配中,通过仿真说明该装配技术的合理性和可行性。     

民用飞机机身长桁结构典型损伤问题研究及修理技术

应用ABAQUS有限元分析软件对民用飞机机身长桁结构损伤所产生的应力分布进行分析,确定打磨或修切的部分参数,针对长桁损伤区域进行打磨或修切来消除高应力区,给出合理的工程建议.针对长桁极端损伤情况,对损伤区域完全修切后进行加强板补强,通过工程算法对加强后的加强板厚度以及连接紧固件数量进行分析和计算,提出科学的工程建议.     

混杂复合材料拉伸失效过程的两尺度数值模拟

建立了混杂复合材料纤维和纤维束两个尺度的三维有限元模型。纤维尺度模型包含了单种纤维和树脂基体,考虑了纤维、基体、纤维/基体界面等微观失效机理,以此得到了单种纤维复合材料(纤维束)的强度参数;纤维束尺度模型包含了不同种类的纤维束,考虑了纤维束自身及相邻纤维束之间界面的失效。模型中各组分材料的损伤和失效均采用粘聚力模型模拟,反映出材料中裂纹的分布和扩展情况。两级模型的计算均采用显式有限元算法,可考虑纤维断裂时释放出的能量对周围材料的冲击效应。两级模型还分别引入了纤维和纤维束强度参数的Weibull分布,考虑了破坏的随机性。用上述模型模拟了不同混杂比例、不同混杂方式的碳/玻纤维混杂复合材料拉伸失效过程。研究发现碳纤维束体积含量小于等于10%时有明显的二次破坏现象,此时夹芯混杂材料的最大伸长率和拉伸强度略高于分散混杂材料;当碳纤维束体积含量大于10%时,二次破坏不明显,且两种混杂方式对材料的强度影响不大。     

复材帽形长桁压损失效与试验验证

为研究复材帽形长桁的失效行为,针对碳纤维增强树脂基复合材料帽形长桁的压损失效,提出了一种快速的有限元数值模拟方法。基于Tsai-Hill失效判断准则,利用Abaqus软件进行非线性求解,得到了长桁压损失效临界载荷。制造了6种不同尺寸的帽形长桁进行长桁压损试验,对比载荷位移曲线、结构失效载荷以及破坏模式,结果表明,该有限元数值模拟方法与试验结果一致性好,验证了分析方法的正确性,为长桁的设计分析提供了支持。     

三维编织复合材料拉伸性能试验研究

通过单向拉伸试验 ,从宏观角度研究了三维编织复合材料的力学行为。研究选用了两种增强纤维、两种编织角、两种纤维体积含量等不同工艺参数所组成的 16组试样 ,进行力学性能试验 ,探寻三维编织工艺参数与力学性能之间的关系 ,确定适合于编织复合材料的力学性能试验方法     

用承压面成像方法分析连杆螺栓拉伸问题

紧固件的承压面,反映出紧固件被拧紧过程的运动情况和受力情况,对连杆组件的连杆盖承压面用成像方法进行分析,发现主要原因是连杆盖尺寸超差,导致螺栓轴向力过大,进而发生螺栓拉伸故障。     

ABOw／SnO2／6061Al合金基复合材料的高温拉伸试验

通过分析ABOw／SnO2／6061Al合金基复合材料的高温拉伸数据,提出了一种试验数据修正方法,从而在一定程度上减小了试验误差,有利于得到较为真实的试验数据。     

复合材料曲梁结构弯曲失效分析

使用Solid Composite单元建立了有限元模型,对复合材料曲梁结构在弯曲载荷下的层间拉伸及剪切应力进行了分析,并预估了破坏载荷。通过试验对比,分析结果与试验结果符合性较好,证明该方法能够较为准确的分析复合材料层间失效情况,可以应用于复合材料结构的工程设计之中。     

带圆孔层合板孔边层间应力分析、失效研究及软件开发

依据边界层理论分析的带圆孔对称复合材料层合板的应力解析解,开发相应的软件,计算铺层交界处的层间应力.进一步增加Hashin失效判据,得到层合板各个铺层不同失效形式下的区域分布.该软件是基于Matlab开发的,非常适用于带圆孔复合材料层合板结构打样阶段的分析.     

带式输送机平衡锤的振动分析

建立了带式输送机系统的简化模型,考虑驱动滚筒刚体运动与胶带弹性运动的耦合,导出了该系统纵向振动的动力学方程,确定了合理的边界条件.以神府矿区某矿主平峒胶带机为例,对起、制动过程中平衡锤的振动特性作了数值计算,并进行了结果分析,计算结果与实测数据基本相符.     

筋条分层损伤复材加筋壁板的稳定性分析及修理

从工程实际问题出发,采用有限元方法,模拟典型结构/典型分层类型,对某型飞机筋条带分层损伤的复合材料加筋壁板稳定性进行计算分析,针对分层原因提出损伤控制和修理的工程可行方案。全尺寸带分层损伤结构静强度试验表明壁板稳定性决定结构整体承载能力,由于筋条分层提高壁板工作应力的同时降低了蒙皮局部支持刚度,导致初始失稳载荷及总体承载能力的下降。试验结果较好的印证了有限元分析方法的正确性。     

某型飞机翼身连接接头可靠性分析

首先将标准有限元程序与改进的均值法相结合，对某型飞机翼身连接接头处的刚度可靠性进行分析，结果表明在所给载荷和允许应变的情况下，该接头结构在外载变异系数为0．15，弹性模量和剪切模量的变异系数分别为0．05时仍具有较高的可靠度。然后又将标准有限元分析程序与响应面法结合，在假设接头的响应极限状态方程为一不包括交叉项的二次多项式的基础上，利用有限元分析确定响应极限状态方程，通过迭代运算，保证响应极限状态方程在最有可能失效点处与接头结构真实的隐式极限状态方程有很好的近似程度。两种方法的计算结果具有较好的一致性。最后基于弹塑性应变分析，给出大过载情况下低周疲劳寿命可靠性分析结果，得到在给定寿命要求下结构可靠度随疲劳寿命变异系数变化的曲线，并给出在要求可靠度情况下安全寿命随疲劳寿命变异系数的变化曲线，为该型飞机的设计定型提供依据。     

准静态方法在大型飞机机翼盒段静力破坏分析仿真中的应用

机翼盒段结构静强度问题复杂,开展盒段承载特性研究,对机翼结构精细化设计、重量优化及降低研制成本等具有重要意义。借助显格式技术,考虑材料非线性及损伤特性,在准静态限制内对典型的机翼盒段试验件的静力加载破坏过程进行了分析仿真。分析得到的盒段应变分布及破坏强度均与试验结果吻合度较好。研究结果为评估飞机装配结构的极限强度提供了一定参考。     

复合材料机翼壁板离散源损伤修理技术研究

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式,针对民机复合材料机翼下蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证、有限元分析及改进设计研究。首先,根据损伤类型和下蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括含损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了124%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变。然后,建立了两类试验件的有限元模型,进行了进一步计算分析,通过对试验数据和计算结果的对比分析发现,原修理方案偏于保守,增加了结构重量成本。最后,经计算分析提出了三种改进的修理设计方案,改进后的修理构型II承载能力相对于原修理方案提高了4.7%,而结构重量降低了3.9%,该修理方法可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。     

超塑拉伸变形应变速率敏感性指数的力学解析

从拉伸变形的状态方程和力学基本理论出发,导出了塑性和超塑性拉伸变形ｍξ、ｍｖ　和ｍＦ（ｍξ、ｍｖ。和Ｆ分别为恒应变ξ、恒变形速度ｖ和恒载荷Ｆ的应变速率敏感性指数）的函数表达式,而且理论计算值与典型超塑性合金ＺｎＡ１５的试验数据吻合,这便从理论上解答了“拉伸变形应变速率敏感性指数的力学涵义及其规范测量”一文从试验上提出的问题,即：为什么ｍξ、ｍｖ和ｍＦ随应变速率ξ的变化规律互不相同,甚至出现了ｍＦ会大于１,ｍｖ会是负值的反常结果。对这些问题的理论解答便进一步揭示了ｍ值的力学本质。     

催化裂化装置腐蚀失效分析与实验室模拟实验研究

通过对催化裂化再生器在NOx-SOx-H2O环境下现场构件的无损检测、硬度测定、化学成分分析、介质分析、金相检验、断口分析及腐蚀产物分析等表明，催化裂化再生系统由于设备壁温长期处于烟气露点温度．在NOx-SOx-H2O烟气结露形成的酸性腐蚀介质和残余应力的共同作用下，发生硝酸盐应力腐蚀开裂。实验室进行的现场模拟实验所得的结果与催化裂化再生器现场失效构件的实验结果具有共同的特征，进一步论证了现场装置的开裂是由硝酸盐应力腐蚀开裂引起的。力图对再生器设备在NOx-SOx-H2O烟气体系中产生的应力腐蚀开裂进行预测，并为进一步研究有效的防护对策提供科学的依据。     

基于振动信号分析的齿轮箱故障诊断

对齿轮箱故障的主要特征和频率特点进行了介绍,对齿轮箱的主要组成部件齿轮、轴承、轴和箱体各自的主要故障形式和振动信号特征进行了分析,最后在建立齿轮箱故障档案的基础上分别在时域和频域对振动信号进行分析,为齿轮箱故障诊断向着智能化方向发展打下基础。