某电磁弹射无人机复合材料机翼结构优化设计与分析

无人机已经成为航空领域重要成员之一。在无人机初步设计阶段,为减轻其结构重量,采用复合材料设计。复合材料在比强度和比刚度以及抗振和加工制造等方面优于其他传统材料,在无人机结构中得到了广泛的应用。由于复合材料层合板在生产加工过程中具有可设计性,在复合材料中已经成为使用最多的一种结构形式。以某型号电磁弹射无人机机翼为研究对象,建立了复合材料机翼结构的有限元模型,将机翼的结构重量作为优化目标,以机翼翼尖挠度和复合材料失效因子为约束条件,应用工程优化软件对复合材料翼面结构进行自由尺寸优化,整个优化过程需同时满足机翼强度及刚度要求。最终自由尺寸优化结果表明,复合材料的铺层比例和厚度分布在优化后得到了重新设计,比较之前的结构方案,优化后的铺层设计能够有效降低机翼结构质量,实现减重的优化目标。     

基于HAJIF系统的复合材料机翼结构优化

复合材料是高度各向异性材料,其结构设计和分析方法等与金属结构存在诸多差异.尤其在复合材料结构优化过程中,强度、稳定性等设计因素众多,导致结构优化设计工作繁琐、优化效率不高.对于需要考虑大量强度约束的复合材料机翼结构初步设计,如何快速获取初始铺层方案成为制约复合材料机翼结构设计的关键之一.针对复合材料机翼结构初始方案快速...     

竞赛机翼结构的优化设计与验证

要使复合材料轻质高强的优势得到充分发挥,在给定设计条件下开展复合材料结构的优化设计研究是十分必要的。以SAMPE超轻复合材料竞赛机翼为研究对象,根据给定的外形及工况,基于Hyperworks软件的Opti Struct分析和优化模块,对机翼的结构形式、铺层位置、铺层方向、铺层厚度等进行了优化设计,结合实际制造时的工艺性等,确定出了一款复合材料模型机翼的优化设计方案。基于该优化设计方案开展了模型机翼的制备与试验研究工作,并根据试验结果进行了进一步的改进,最终得到了该赛事组织以来满足承载及变形要求的最轻的一个机翼。     

变形机翼前缘柔性蒙皮优化设计与分析

绿色航空要求下一代飞机结构能够实现光滑连续的变形,以保证全包线下的飞行性能最优。现有变形结构方案难以平衡变形精度和承载的矛盾,且变形精度难以满足层流机翼飞行的要求。为了有效地解决该矛盾,本文针对CAE-AVM远程公务机提出了一种无缝光滑的变弯度机翼前缘结构方案及柔性蒙皮优化设计方法。该结构主要由复合材料柔性蒙皮和内部连杆机构组成。在优化方法中,本文提出了加权最小平方差(WLSE)的变形控制优化问题目标函数,进行变形误差的描述,采用NSGA-Ⅱ的智能优化算法实现了对复合材料铺层、连接点位置和驱动力大小等设计变量的协同优化,并分析了实现的最终外形与目标外形的变形误差,获得了变弯度机翼前缘复合材料柔性蒙皮的最优刚度分布。     

复合材料铺层角度对大展弦比机翼非线性气动弹性影响研究

为了减轻重量和提高升阻比,现代飞行器结构普遍采用大展弦比布局,并且轻质复合材料在飞行器结构中的使用占比也越来越高。为了研究复合材料铺层角度对大展弦比机翼纵向气动特性及非线性气动弹性的影响,首先以机翼结构的弹性变形为优化目标,以结构强度为约束条件,采用Screening方法对大展弦比复合材料机翼蒙皮的铺层角度进行优化,优化后机翼的刚度明显增强。然后基于松耦合的双向流固耦合数值计算方法,对大展弦比机翼非线性气动弹性及流场进行优化前后的数值模拟,分析了复合材料铺层角度对大展弦比机翼非线性气动弹性变形及纵向气动特性的影响。     

超轻复合材料机翼结构设计及成型技术研究

在给定外形与尺寸的机翼设计要求下,进行了机翼结构设计、工艺设计、产品制造及力学性能实验研究。采用有限元分析软件,对复合材料机翼进行静力学分析,提取了主承力结构,设计了内部骨架结构。提出了"工字梁+薄蒙皮+变厚度"的结构方案,并通过碳纤维复合材料铺层设计和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫设计,实现机翼内部的结构制造。研究了复杂外形零件模具的设计思路,设计了中央翼盒和机翼双模具。采用模压+共胶接成型工艺方法,设计了机翼成型工艺流程。通过这种方法成功制造了机翼,并进行了力学性能测试。最终制备的机翼表面质量和外形尺寸满足要求,实现了重量轻、载荷比重大的机翼设计与制造。证明了本文结构设计及成型方法的合理性与有效性。     

几何扭转的无人机机翼复合材料结构设计

具有几何扭转的无人机机翼其机翼外形是复杂的扭曲面,给制造特别是装配协调带来难度。文中介绍了针对几何扭转的无人机机翼的复合材料结构设计,采用巧妙的工艺设计思想,利用复合材料共固化翼面结构将复杂扭曲面的协调装配简化,从而解决了几何扭转的无人机机翼的低成本制造问题。针对某型无人机所设计的几何扭转机翼已经取得成功应用。     

复合材料机翼翼梁的制造及应用概况

机翼翼梁是飞机的主承力结构,西方发达国家在成熟的碳纤维复合材料制造技术的基础上,已在多种先进飞机上采用全部由碳纤维复合材料制造的翼梁;而国内在这一方面的研究才起步不久,尚未形成完善实用的制造技术。本文简述了国外几种先进飞机的复合材料机翼翼梁的制造方法,并指出了这一领域的发展趋势,以作为我国未来复合材料机翼翼梁研制的参考。     

基于MSC.Nastran的无人机复合材料机翼有限元分析

以某型无人机复合材料机翼为基础,基于MCS．Patran建立四种不同结构机翼有限元模型,并利用MCS．Nastran进行强度校核和模态分析。分析各元件的承载情况,对机翼的结构进行优化,从而提高机翼的寿命,降低生产成本。     

智能复合材料研究进展

智能复合材料作为一种新型高技术材料,兼具结构与功能双重特性。根据近几年来智能复合材料的研究现状,本文介绍了几种主要的智能复合材料:形状记忆复合材料、自修复智能复合材料、压电智能复合材料、电/磁流变智能复合材料及纤维素智能复合材料,简述了智能复合材料领域当前研究热点,介绍了该领域中存在的一些问题,展望了智能复合材料的发展前景。     

复合材料夹层结构翼形件的模态有限元分析

采用Ansys软件对复合材料夹层结构翼形件进行了有限元模态分析和研究,给出了翼形件的前5阶固有频率和振型.根据计算结果,对翼形件泡沫密度进行了调整,使得翼形件的固有频率和振动幅度有较大的下降,满足了设计要求.通过模压工艺制作了8片翼形件并进行了模态测试,结果表明,理论计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

先进复合材料在建筑结构中的应用技术和市场预测

介绍了环氧树脂基体先进复合材料在智能建筑结构中的应用技术和市场现状,并对十二五期间的市场进行了规划目标介绍。     

基于自适应遗传算法的多变量系统近似模型设计方法

研究多变量系统近似模型设计方法中近似模型的选取问题,提出基于自适应遗传算法的最优近似模型选取算法。该方法是一种启发式智能选择方法,它改变了一直以来凭设计人员的经验选取近似模型的做法．使用方便,准确度高。所实现的基于近似模型技术的多变量系统鲁棒设计平台,集模型优化、系统分析和系统设计于一体,在工程上具有较大的应用价值。在自行研制的多变量系统设计平台中对一个参数不确定性工业对象的鲁棒系统进行设计,结果表明了该算法的有效性和实用性。     

高温微波功能复合材料研究进展

介绍了微波功能复合材料的应用环境与发展;论述了透波和吸波材料的性能要求;重点叙述了两种高温材料的国内外研究现状;并详细描述了智能复合材料的结构,在此基础上,探讨了微波功能复合材料的应用前景和发展方向.     

Multifunctional and pH-responsive dialdehyde cellulose/polyvinyl alcohol composite film reinforced with curcumin

The rational design of food packaging films with good antimicrobial activity, antioxidant activity, and monitorability is of great importance in intelligent packaging. In this study, an active composite film was prepared by adding curcumin to a dialdehyde cellulose (DAC)/polyvinyl alcohol (PVA) matrix. It was found that the Cur/DAC/PVA composite film exhibited optimal tensile strength at 30°C. The tensile strength of the composite film control PVA/DAC film was observed to increase by 176% due to the affection of hydrogen bonding. Under the influence of curcumin, the UV barrier property and antioxidant activity of the composite film were significantly increased, and the ABTS⁺• was removed by 0.5Cur/DAC/PVA up to 88% at low curcumin content. The water solubility and water vapor permeability were both reduced to some degree. It was also observed that composite film displayed an inhibitory effect on the growth of Staphylococcus aureus bacteria. Meanwhile, the Ritger and Peppas release model was used to study the release control capability of curcumin. Furthermore, the Cur/DAC/PVA composite film demonstrated excellent color response to pH, which it they could be used for intelligent packaging with real-time visual monitoring.     

Flexible and high-sensitivity piezoresistive sensor based on MXene composite with wrinkle structure

Due to the portability, good flexibility and excellent sensing performance, flexible piezoresistive sensors have received great attention in the field of transient electronic skin, intelligent robots and human-machine interaction. However, achieving both high sensitivity and wide sensing range by low-cost and large-scale method still remains a key challenge for developing high performance piezoresistive sensors. Here, a flexible and highly sensitive piezoresistive sensor was designed and realized by combining the 2D MXene material with wrinkle structure. The MXene composite based sensor with wrinkle structure was fabricated by spraying the active material onto the surface of a pre-stretched polyacrylate tape, which is facile, efficient and low-cost. The MXene composite based sensor demonstrates high sensitivity (148.26 kPa⁻¹), wide pressure range (up to 16 kPa), short response time (120 ms) and excellent durability (>13000 cycles). Moreover, benefiting from the extraordinary sensing performance and flexibility, the sensor can detect human physiological signals, monitor intelligent robot postures and map spatial pressure distributions, thus exhibiting great potential in physiological analysis systems, humanoid robotics and biomedical prostheses.     

旋流管式车辆空气滤清器过滤技术研究

针对旋流管式空气滤清器作为车辆的空气预滤器,在发动机部分负荷下存在旋流管过滤效率低的情况,提出了两种提高旋流管在发动机非设计工况时过滤效率的技术措施:预滤器进气自适应调节技术和抽尘自适应调节技术。通过利用这两种自动调节技术,使旋流管式预滤器在发动机的全工况范围内都工作在设计范围以内,进而保证高效过滤,解决车辆在非设计工况时因为预滤器的过滤效率低而造成的发动机空气滤清器维护保养周期短,影响动力性等问题。     

Quick-response polymer humidity control composites and application in preservation of fruits and vegetables

A novel intelligent moisture-controlling polymer composite (IMCPC) with fast response humidity control performance, which can be applied in refrigerators for edible fruits and vegetables, was prepared by intercalation polymerization of acrylamide (AM) with sepiolite. The performance of the resulted IMCPCs was investigated. The results show that vacuum freeze-dried polyacrylamide/sepiolite composite has a porous structure and excellent moisture absorption properties. The IMCPC responds quickly within 30 min both in high and low humidity inside the refrigerator, maintaining relative humidity in the higher range (80–87% RH). It can effectively extend the storage of fruits and vegetables in the refrigerator box. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48883.     

On the strength and stiffness of planar reinforced plastic resins

The recent history of planar reinforced plastic resins, including glass flake, high modulus ceramic flake, and continuous vapor coated film composites, is reviewed. The theoretical mechanics of both continuous (film) and discontinuous (flake and ribbon) reinforcements are summarized in simple form. A novel set of design curves is presented from which the lower bound requirements for the flake composite constitutents may be read directly. At the same time, the dependence of the composite ultimate strength on the shear strength of the plastic resin matrix is demonstrated. The mechanical properties of experimental film and flake composites representative of recent work are reported and compared with the theoretical predictions. In conclusion, the potential of planar reinforced plastic resin composites is discussed and found to be significant for applications where low weight and high isotropic stiffness are required, for example in aero-structural, airfoil, or blade components.