机载装备紧固螺钉强度分析与设计改进

为了解决某机载装备内部滤波器模块的紧固螺钉在耐久随机振动过程中发生的断裂问题,对紧固螺钉开展了强度校核和应力仿真分析,给出了机载装备小尺寸螺钉在耐久随机振动中剪切应力和挤压应力的估算方法,并应用ANSYS Workbench仿真软件对紧固螺钉在振动过程中的受力情况进行了仿真分析。强度校核和仿真分析结果对比表明,螺钉承受的剪切应力和挤压应力均高于许用限值,在振动中存在断裂风险,与试验现象吻合。依据螺钉强度校核和仿真分析结果,在紧固螺钉的螺纹直径方面进行了设计改进。经整机试验验证,改进后的紧固螺钉可满足耐久随机振动试验的强度要求,改进措施有效,表明文中给出的强度校核和仿真分析方法具有一定可信度,可作为类似结构的设计参照。     

基于随机振动仿真分析的阵列天线结构改进

某型阵列天线属于机载设备,在做完随机振动试验后,第2个天线单元的一个辐射板被振裂.为了快速找到断裂原因,改进天线结构,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench进行随机振动仿真分析.分析结果表明:原天线单元辐射板根部圆角太小,产生较大应力集中,最大3σ应力为102.74 MPa,超过材料疲劳极限应力87 MPa;改进后的天线结构,最大3σ应力降低24.2％,其数值为77.85 MPa,小于疲劳极限应力,满足设计要求.最终,改进后的天线结构顺利通过振动试验,有效验证了仿真分析与结构改进的合理性.     

高压电容管脚断裂的失效分析

某电路板高压电容在随机振动试验时出现批次性管脚断裂故障,通过UGNX6的高级仿真,对其在振动条件下的应力状态进行仿真分析,找出管脚断裂失效的原因,为产品的改进指明方向。     

T/R组件硅铝合金支耳裂纹仿真分析与改进

为了解决T/R组件硅铝合金支耳在螺钉预紧力下产生裂纹的问题,文中采用有限元仿真和试验方法对T/R 组件及其相关结构进行了研究。首先从装配顺序入手,对分机在装配过程中的力传递情况进行了分析,初步推断出裂纹产生的可能原因;接着采用仿真方法对比分析了改进前后T/R组件支耳在螺钉预紧力下的受力情况,初步证实了改进措施的有效性;最后对改进后的分机结构进行了加速度、随机振动和冲击试验,证实了改进以后的分机满足项目要求。     

装配应力对飞机管道随机疲劳寿命的影响分析与试验验证

针对飞机液压管路连接件疲劳断裂问题,基于随机振动理论对带有轴向装配偏差的液压导管进行疲劳寿命预估。从建立真实飞机液压系统管路连接件有限元模型入手,分析轴向装配偏差产生的装配应力对结构的影响规律,通过试验获取不同轴向偏差下的管路连接件的阻尼比。利用有限元分析软件进行随机振动分析,获取危险部位的应力响应功率谱密度函数,结合Miner线性损伤理论,对含有装配应力的管路连接件进行了随机振动疲劳寿命预估。设计并进行了管路共振疲劳试验,发现管道裂纹萌生位置及疲劳寿命下降趋势与仿真结果契合,仿真及试验结果表明当轴向偏差达到0.8 mm时,严重影响到了飞行安全。研究成果为航空液压管路的设计及装配理论研究提供理论参考和技术支撑。     

随机载荷作用下某导弹挂架的疲劳寿命分析

对某导弹挂架在随机载荷作用下进行有限元动态仿真分析,基于随机谱分析基础,利用基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法对某导弹挂架进行了随机振动疲劳环境分析。分析得到:导弹挂架结构在飞机给定随机激励下的应力响应特征以及导弹挂架结构疲劳危险区域为耳片;根据材料疲劳特性,计算得到挂架结构空载及加载情况下的振动疲劳寿命系数,由寿命系数可知结构满足其寿命要求。     

高速列车车体随机振动仿真预测与试验验证

论文基于有限元法和边界元法,对实车结构的随机振动仿真预测和试验进行了研究。通过对车辆型材简化和车体网格细化分析,搭建车体有限元模型;完成了实车结构车辆试验模态测试和有限元模型的仿真计算,并对试验结果和计算结果进行对比,验证了仿真计算有限元模型的准确性;对模型进行随机振动仿真预测分析,确定测量点的响应幅值,并与试验值进行比较,在误差范围内。本研究可为高速列车减振降噪的预测与控制提供基础。     

薄板在HASS试验振动载荷下的响应分析

为了从时域角度分析薄板结构在高加速应力筛选(HASS:high accelerated stress screening)试验振动载荷条件的响应,首先采用二次相位调制控制激励峭度的方法进行HASS试验随机振动载荷的仿真模拟,其次建立了薄板在振动载荷条件下的动力学有限元方程,并基于MATLAB对薄板在HASS试验随机振动载荷的响应进行了数值计算分析。得到薄板结构在HASS试验随机振动载荷条件下的位移响应和应力分布,确定薄板结构的薄弱位置,从而为装备结构失效分析及合理制定HASS试验剖面奠定理论基础和依据。     

随机载荷下燃油泵托架疲劳寿命仿真分析

针对一类含橡胶减振垫燃油泵托架出现疲劳断裂的现象,研究利用数值仿真技术预测结构疲劳寿命的方法。应用有限元法和随机振动理论计算结构随机振动响应的各种统计参数,采用Miner累积损伤理论预测疲劳寿命。重点讨论了有限元模型中系统阻尼和橡胶垫刚度等关键参数的确定方法,并利用优化技术实现有限元模型修正的自动化。计算结果表明动态随机激励环境下存在严重的局部应力集中是造成托架损坏的主要原因。仿真结果和随机振动试验结果吻合,证明利用数值仿真技术预测此类产品的疲劳寿命是可行的。     

某机载数据终端随机振动及疲劳分析

机载数据终端是飞机测控系统的重要组成部分,飞机飞行过程中产生的随机振动是使其结构失效的主要因素。为了提高机载数据终端的可靠性,基于ANSYS Workbench软件平台对某机载数据终端进行模态分析、随机振动分析和疲劳计算,获得了机载数据终端在随机振动下的变形云图和应力分布云图,并根据仿真结果对结构进行优化。经设计改进后的机载数据终端顺利通过振动试验并交付使用,说明了仿真结果的合理性,也为进一步的结构优化和新设计提供了参考。     

金属橡胶减振器随机振动有限元仿真

提出一种金属橡胶减振器随机振动有限元仿真方法,采用正交各向异性阻尼材料模拟金属橡胶材料。相关仿真参数由金属橡胶减振器正弦扫频试验确定。对金属橡胶减振器进行正弦扫频试验和随机振动试验,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对金属橡胶减振器随机振动进行有限元仿真模拟,并将仿真结果与试验结果进行对比分析。研究结果表明,所提出的有限元仿真方法能够很好地对金属橡胶减振器随机振动进行仿真,且计算结果具有较高精度。     

非对称斜耳片钉孔单边穿透裂纹应力强度因子计算研究

运用ANSYS软件建立非对称斜耳片受纵向拉载的平面有限元计算模型,在耳孔面上施加符合真实受载情况的余弦分布载荷;通过分析耳片量纲一裂纹长度a/R1、外内径比R2/R1、耳孔内径R1、裂纹斜切角β1和β2等参数对应力强度因子值的影响规律,拟合得到非对称斜耳片受纵向拉载的耳孔单边穿透裂纹尖端应力强度因子表达式;开展含不同孔边裂纹长度的非对称斜耳片剩余强度试验,将采用此方法计算得到的各试验件断裂时的临界应力强度因子值与试验数据进行对比,结果表明,拟合得到的应力强度因子表达式具有较高的计算精度;此计算方法同样适用于其他形式耳片结构,从而为工程上对飞机典型耳片结构的损伤容限设计与评估工作提供参考。     

某机载单元随机振动疲劳分析

为了解决机载单元结构振动疲劳和耐久性问题,文中阐述了随机振动疲劳寿命频域分析法和Miner 线性损伤理论,并基于随机振动疲劳寿命频域分析法,使用nCode DesignLife 软件对某机载单元进行了随机振动疲劳仿真分析,验证了该机载单元结构在随机振动激励下的可靠性,可为机载产品的随机振动疲劳分析提供指导。     

典型耳片接头三维Ⅰ型裂纹应力强度因子研究

在二维有限元分析的基础上,得出了典型耳片接头的二维应力强度因子修正系数;进行了典型耳片接头的三维弹塑性接触有限元模型的仿真分析,引入了耳片厚度修正因子,并结合二维应力强度因子修正结果与三维有限元应力强度因子仿真结果对耳片厚度修正因子进行了拟合,得到了典型耳片接头的三维Ⅰ型裂纹应力强度因子表达式。最后,结合相应的剩余强度试验对应力强度因子表达式的准确性进行验证,结果表明,该应力强度因子计算公式准确性较高。     

MPI燃油分配器系统振动仿真分析及疲劳寿命估算

本文针对某低压汽油发动机的燃油分配器系统支架断裂的现象运用有限元仿真分析和疲劳寿命估算模型计算疲劳寿命相结合的手段进行了随机振动疲劳分析,得到了其疲劳寿命,并据此找到了断裂发生的原因。同时也创建了MPI燃油分配器系统的疲劳寿命计算分析平台,为后续新产品的疲劳寿命设计和结构优化设计提供了有效方法。     

热环境下薄壁结构随机振动响应分析

随机振动是航空航天器强度设计中重点关注的一个因素。采用顺序耦合法分析了典型金属翼盒结构在热环境下的随机振动响应,获得了结构模态、均方根应力云图和功率谱密度响应曲线等计算结果,并与热环境下随机振动试验结果,从数值和形态上进行了比较。结果表明,有限元仿真分析结果与试验结果在低频段吻合较好,在高频段有一定的误差,并在此基础上进一步探讨了误差产生的原因,具有一定的工程实用价值。     

某电动汽车动力电池箱随机振动仿真与试验

为保证装载在新能源汽车上的动力电池包在实际道路上运行的可靠性及安全性,需对电池包进行随机振动工况的可靠性验证。本文基于通用有限元软件ANSYS,对某动力电池汽车的动力电池箱进行随机振动工况下的仿真计算。最后通过随机振动试验对仿真分析结果进行了对比验证,保证有限元方法的正确性,得出了基于仿真分析的随机振动工况动力电池强度评估标准。     

直升机机载扫描反射镜组件随机振动仿真分析

为研究扫描反射镜组件在某型号直升机机载环境下的随机振动响应特性,利用有限元分析软件对其模型进行仿真分析。在确定边界条件过程中,依照能量等效原则,以一种基于振动试验的转化方法将正弦叠加宽带振动谱线转化为窄带叠加宽带谱线,该方法的应用减小了由于对结构品质因数的粗略估计而导致的误差。对扫描反射镜组件进行随机振动仿真,得到了机构的最大等效应力以及所选节点在三轴向下的随机振动位移响应,分析了结构振动响应特点。结果表明机载扫描反射镜组件在随机振动条件下满足刚度和强度要求,并能够保证使用时的工作精度,为直升机机载设备振动分析提供一种新思路。     

基于三区间法的无人机发动机支架随机振动疲劳分析

发动机支架是发动机和无人机连接的重要结构.发动机产生的随机振动是发动机支架工作过程中结构失效的主要原因,这种随机振动往往伴随发动机的振动疲劳损伤,进而造成无人机整体结构失效,使无人机的飞行安全面临重大隐患.基于三区间法对发动机支架进行随机振动分析,结合仿真结果对支架结构进行优化改进,对改进后的支架结构进行飞行试验,验证设计方法的可靠性.优化后的支架在试验过程中能有效分散随机振动造成的应力集中,且结构无疲劳损伤.该设计方法可以推广应用到各类使用活塞式发动机的无人机产品中,对减少由于随机振动造成的疲劳损伤具有较强工程意义.     

基于加权平均的机载雷达天线随机振动激励条件分解与应用

针对大型雷达天线的随机振动分析,开展基于加权平均的随机振动激励条件分解方法研究.分别描述了随机振动仿真分析中激励施加方法和随机振动试验中常用的加权平均控制方法,并指出上述两者在大型雷达天线中存在着明显差异问题.将试验中多点加权平均控制思想引入到随机振动分析中,并结合随机振动的传递特性,提出了一种基于加权平均的机载雷达天线随机振动激励条件分解方法.对该方法的具体过程进行了详细描述,并将该方法应用到某大型机载雷达天线中.应用和试验结果表明,相比于按照统一条件激励的常规分析方法,采用基于加权平均的随机振动激励条件分解后的条件对天线进行激励,其分析结果能更好地匹配试验结果,进一步提高大型天线随机振动仿真分析的准确性.