复合材料垂尾盒段力学性能研究

目前复合材料垂尾已在多种型号飞机上使用,为保证设计优化和结构安全,复合材料垂尾盒段力学特性的研究十分必要.文中进行了垂尾盒段的弯扭试验,用MSC.PATRAN/NASTRAN建立了复合材料垂尾盒段的有限元模型并进行了计算.通过计算结果和试验结果的对比验证了模型的正确性.试验和模拟得出复合材料盒段力学性能.复合材料盒段加筋蒙皮受力情况十分复杂,蒙皮应变沿厚度线性分布,各层应力不是连续分布的,但是在层内却是连续分布的.加筋的存在增加了该处蒙皮的刚度,相同铺层角度的复合材料铺层沿着加筋条方向的应变分布情况相似,而且应变水平相近等.     

充气密封的非线性有限元分析

基于大型非线性有限元处理软件MSC.Marc,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式气囊密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了唇口法向接触应力的分布规律;讨论了充气压力、密封压力与充气压力比、轴径对法向接触应力的影响。结果表明,法向接触应力是实现有效密封的关键,该应力随充气压力和轴径的增大而增大;被密封介质压力使得靠近介质一侧的接触应力减小而另一侧的接触应力增大;最大等效Cauchy应力主要集中于气囊壁内的增强纤维层,且随充气压力的增大而增大;为保证密封的效果和密封的可靠性,必须选择合适的结构型式(包括气囊和密封间隙等)和充气压力;利用有限元软件MSC.Marc进行充气密封气囊的仿真设计是可行的。     

某型民机复合材料机翼下壁板开口补强及优化研究

根据机翼结构设计要求,下壁板的层合板上开口是不可避免的。主要对民用飞机的机翼蒙皮下壁板开口补强结构进行分析,利用有限元分析软件MSC.PatranNastran建立二维复合材料有限元模型,模型采用壳单元。通过计算分析,对比了未补强壁板、补片补强和加强筋补强三种不同的方案情况下,机翼蒙皮下壁板在外载荷下的位移以及应力变化,及不同角度铺层的各层应力变化,研究了补强方式及铺层角度对机翼下壁板应力分布的影响。结果表明加强筋补强能较好减小位移和最大应力,避免应力集中;在采用加强筋补强方案时,-45°的铺层方向上应力最大;在设计机翼下壁板开口补强方案时应尽量选用加强筋补强,并尽量减少-45°方向的铺层。     

蒙皮结构的起重机主梁轻量化研究

借鉴飞机与轻钢结构房屋屋面中的蒙皮结构,提出一种基于蒙皮效应的新型门式起重机结构。起重机蒙皮结构是在空间构架的纵、横肋上蒙上一层金属板,形成共同作用体系,蒙皮可承受面内拉、压和剪应力,它相当于连续分布的支撑,起到空间受力的效果。以常用箱型结构起重机主梁和蒙皮结构箱型起重机主梁为例,运用有限元分析软件ANSYS对两种不同形式的主梁结构性能进行分析,得出结论,从而为起重机主梁结构轻量化研究提供理论依据和数据支持。     

钢塑复合管的强度分析

通过建立复合管力学模型问题,对管道衬里层与管道之间的径向应力、径向位移及金属管道的环向应力进行分析。讨论工程中管道承受载荷时对复合管强度的影响。为管道设计、施工和检验提供理论依据。     

一种大型屏蔽扩展侧舱结构有限元分析及优化

对于屏蔽扩展舱来说,更大的使用面积能够满足更多的空间需求,但扩展侧舱尺寸越大,要求侧舱强度越高,否则侧舱的变形很容易导致整舱屏蔽效能失效;因此,对于大型屏蔽扩展侧舱,应先对舱体结构进行有限元分析。某屏蔽扩展方舱项目的侧舱长7m多,先对侧舱建立三维建模,然后对模型进行有限元应力应变分析。根据分析结果对侧舱结构进行优化改进,对改进后的侧舱再次进行有限元分析,结构强度满足要求。分析时没有考虑蒙皮、泡沫以及一体化设计等因素,实际结构强度会更强,并且方舱装配完成后,实际舱体变形更小,完全能够满足实际使用要求。     

拆除铆钉法在飞机结构修理中的应用与探讨

介绍了飞机翼梁损伤试验,针对试验中蒙皮孔边早期出现疑似可检裂纹可能导致试验无法正常进行的情况,提出了拆除裂纹孔边铆钉的方法达到延缓裂纹扩展的目的。通过有限元分析软件,建立含裂纹结构应力强度计算模型,研究了拆除铆钉法在飞机整体翼梁损伤容限试验中的具体应用,通过静强度理论及断裂力学理论分析,对蒙皮孔边铆钉孔的受力状态、临界裂纹长度、疲劳寿命进行计算,指出拆除铆钉法本质是通过疲劳危险部位的逐渐转移来延长结构的疲劳寿命。给出的理论分析方法,可供飞机结构设计及修理参考。     

复合材料飞轮多层过盈分析

利用ANSYS Workbench软件对某多层复合材料飞轮的不同过盈工况进行有限元分析,得出不同过盈工况下复合材料飞轮的径向应力及环向应力情况。结果表明多层复合材料飞轮的过盈设计对其应力分布不均匀性具有重要影响,从而为多层复合材料飞轮的设计提供了一种有效的分析计算方法。     

基于弯扭耦合的大型风力机复合材料叶片结构特性研究

为研究不同类型弯扭耦合叶片结构特性,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,结合复合材料铺层设计建立不同弯扭耦合叶片有限元模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷并对各叶片开展结构模态、强度及屈曲计算,分析不同耦合区域及耦合角度对叶片结构特性影响.结果 表明:弯扭耦合叶片各阶固有频率大多低于传统叶片,其中蒙皮耦合叶片变化最小而全耦合叶片影响最大;弯扭耦合叶片可降低内部von Mises应力及应变峰值,提高叶片疲劳寿命,其中蒙皮耦合叶片降幅最大而主梁耦合叶片降幅最小,尤以蒙皮耦合叶片θ=20°减载效果最佳;弯扭耦合叶片切应力大多高于传统叶片,仅蒙皮耦合叶片θ=20°最大切应力低于传统叶片;叶片的弯扭耦合特性对其稳定性产生一定影响,其中主梁耦合叶片临界屈曲载荷降幅较大而其他弯扭耦合叶片有小幅上升,且一阶屈曲变形量均低于传统叶片.     

复合材料桨叶蒙皮层间裂纹的应力强度因子求解方法研究

蒙皮分层是复合材料桨叶疲劳破坏的主要形式.文中以应力强度因子为蒙皮分层扩展参数,应用准三维方法及复合材料桨叶结构模型,推导带预扭角的直升机桨叶蒙皮的三维应力-应变关系;同时依据各向异性体界面断裂力学,分析蒙皮存在初始裂纹时裂尖的振荡性,并采用相互积分法给出应力强度因子的求解方法,最后通过数值算例论证文中的方法是可行的.     

空间充气硬化管成型工艺研究

充气硬化管是一种最基本的空间可展开结构,本文以7 m长的充气硬化管为研究对象,分析充气硬化管的结构特点和技术要求,通过对管壁材料、胶接方案、胶接工装、胶粘剂等成型工艺中的主要影响因素分别进行研究,摸索出一整套充气硬化管成型工艺路线,并且制造出实物样件,其性能满足结构设计要求。     

卫星可折展空间碎片防护机构动力学分析

针对传统 Whipple 防护结构占用空间大、质量较大、防护覆盖面积小,且充气防护结构重复利用性差、可靠性低等缺陷,设计了一种卫星可折展空间碎片防护机构。根据可折展铰链运动规律,结合 D-H 法对防护机构进行展开运动学分析;在此基础上,借助 Lagrange 动力学方程建立防护机构动力学模型;最后基于 ADAMS 建立仿真模型,将理论模型计算结果与仿真数值对比结合分析,验证了动力学模型的正确性,并对运动规律进行改进,提高了机构运动效率。     

空间充气展开绳网捕获系统动力学建模与分析

空间充气展开绳网系统在空间捕获中具有自身特殊的优势：占用体积小,展开后捕获范围大,且绳网由充气杆支撑,结构更加稳固,比空间飞网系统更加具有应用潜力。基于绝对节点坐标法（Absolute node coordinate method,ANCF）建立空间充气展开绳网捕获系统动力学模型,应用Hertz理论建立柔性体碰撞动力学模型,对系统进行动力学仿真分析。仿真表明,静力学和振动分析能够为机构力学参数选型提供参考,相比充气杆末端激励,绳网中部受到激励时对捕获机构振动影响更大;机构收口拉力随着充气杆刚度的增加而增大,对充气杆的放气处理可以降低其刚度,从而减小收口拉力,约为原来的10%,易于收口机构的设计。通过对期望目标的捕获仿真,分析了影响收口过程的关键指标,证明了捕获策略的合理性和动力学模型的准确性。研究结果能够对空间充气展开绳网捕获系统设计提供有效的依据。     

轻型操作臂结合部弹性约束动力学特性及实验研究

对结合部弹性约束下轻型操作臂系统的动力学特性进行了研究。首先,基于结合部的线约束刚度,建立了轻型操作臂的弹性约束模型,得到系统的频率特性方程;其次,基于建立的弹性约束模型,采用哈密顿变分原理推导了系统的振动位移方程;最后,采用理论仿真和实验方法对轻型操作臂弹性约束系统的动力学特性进行分析,探讨了结合部弹性约束对系统动态特性的影响机理。研究结果表明：所建弹性约束模型能够表征结合部的弹性约束作用,尤其对高阶模态的分析具有较高精度;在弹性约束区域内,频率与约束刚度之间具有幂函数关系特征,前两阶频率拟合误差分别小于0.08%和0.45%;振动位移分析误差为2.38%,通过实验验证了系统弹性约束模型和动力学分析结果的正确性。     

A method for evaluating the stiffness of a cabin suspension system for fork lift trucks

The stiffness parameters of cabin suspension have an important effect on the comfort of fork lift trucks. Analysis of the cabin system of fork lift trucks often requires the retrieval of the stiffness parameters of cabin suspension systems. Convenient methods of retrieving stiffness parameters without dismantling the cabin suspension system cannot be obtained unless a special bench test is conducted. This process is inconvenient for researchers and technicians. A cabin model with three degrees of freedom was constructed, including a simulation model, to provide a convenient method for retrieving stiffness parameters. A model for the identification of stiffness parameters was established on the basis of the test data and the simulation model. The stiffness parameters were identified through a case study and the values retrieved coincide with the test results. The results show that the method built is reliable and provides an effective way of retrieving the stiffness parameters of cabin suspension for fork lift trucks.

     

耐水压铝合金薄壁尾舱有限元分析

针对耐水压薄壁结构铸造铝合金尾舱壳体,利用ANSYS有限元分析软件,对设计结构的外压强度和变形及模态特性进行有限元分析。壳体结构应力计算值与已有试验数据符合良好,表明尾舱结构建模和有限元计算分析结果合理。在1.25MPa设计载荷作用下,壳体结构强度和变形量计算结果完全满足要求。为使尾舱增容减重,当壳体壁厚减少1mm时,外压强度和变形计算结果仍然满足使用要求。有限元分析计算为尾舱结构的设计和优化提供了理论指导。     

电梯轿厢-导轨耦合动力系统建模及其动态特性

对电梯轿厢－导轨耦合动力系统进行分析,建立12自由度非线性振动模型。用基于状态空间的数值迭代法对模型进行求解,研究当导轨不平顺度激励强度以及轿厢运行速度等因素发生改变时,轿厢水平振动的时域和频域特性。研究成果可为导轨安装误差的合理确定提供重要理论依据,同时也将对轿厢结构的优化设计、振动控制等方面的研究起到良好的推动作用。     

船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化

为研究螺旋槽旋转密封装置用于船舱隔壁密封的密封性能,同时获取螺旋槽结构的最优取值范围,对螺旋槽各参数对泄漏量影响规律进行理论分析;选取泄漏量的显著性影响因素,采用Box-Behnken优化方法设计密封装置泄漏量试验,得到多型样机泄漏量测试结果;建立泄漏量和各影响因素间的数学模型,获得不同影响因素对泄漏量的二阶交互作用响应面,分析不同影响因素间交互影响规律。结果表明：螺旋槽密封装置泄漏量随槽数、螺旋角和槽深比的增大均先增大后减小,随槽台比和槽坝比的增大则逐渐增大;建立的数学模型计算结果和试验数据相关性较强,表明该模型可用于准确预测船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置泄漏量。     

气体发生器用检验工具及生产工装的设计与应用

汽车安全气囊辅助系统用气体发生器是该系统能否安全可靠作用的技术关键,气体发生器批量生产过程中零配件的合理验收,产品装配过程中的可操作性、生产工艺的一致性、产品性能的稳定性及其气体发生器结构的密封性是影响这类产品技术性能的重要组成部分.从气体发生器生产过程用检验工具及生产工装的设计与应用入手,使气体发生器生产进入快速、流...