飞翼式飞行器结构布局与构件尺寸的两级优化

为优化飞翼式飞行器的结构,提出同时考虑结构布局优化和构件尺寸优化的两级优化方法. 第1级优化将翼梁数量范围和位置范围作为约束,以重量最轻为优化目标,采用iSIGHT的多岛遗传算法优化结构布局;第2级优化给予第1级给定的结构布局方案,在满足应力约束和位移约束的前提下,确定各构件最佳尺寸,使该结构布局方案的结构重量最轻. 在第2级优化中,根据CAD外形模型和固定的结构布局参数,采用MSC Patran的PCL语言自动生成飞机的结构有限元模型,采用MSC Nastran优化全机结构,并将优化结果返回给第1级. 再通过两级之间的迭代获得结构布局和构件尺寸的最优设计方案. 整个两级优化过程用iSIGHT集成. 实例表明该方法为飞翼式飞行器结构布局和构件尺寸协同优化问题提供1种有效的解决办法.     

叠层橡胶金属弹簧轴向刚度特性研究

针对一种动力充压容腔机构,采用仿真的方法对叠层橡胶金属复合弹簧的轴向刚度特性进行了研究。基于静力学分析的结果表明,叠层橡胶金属弹簧的轴向静刚度为2．010×105N／mm,在0．4 MPa内压的作用下应力最大值在弹簧的底部。动力学仿真分析得出了叠层橡胶金属弹簧在变形不大的情况下刚度值基本是一个定值的结论,并通过曲线拟合的方式求得叠层橡胶金属弹簧的轴向刚度为2．023×105 N／mm。最后用仿真计算结果与动态试验数据的对比结果证明,动态仿真结果与试验结果较为接近。     

火箭车水平助飞方案仿真及分析

地面辅助起飞是大起降质量差飞行器的重要起飞方式之一.地面辅助起飞系统起飞过程工况复杂,对飞行器的俯仰角响应提出了更高的要求,传统研究通常采用数值计算的方法,计算量大,过程繁琐,结果不直观.针对以上问题,以大型飞行器"霍托尔"为背景,采用分段式建模的方法建立地面辅助起飞系统的动力学模型,运用LMS Virtual.Lab Motion和MATLAB/Simulink进行联合仿真,并设计了控制俯仰角的PID回路.仿真结果表明,采用该方法得到的动力学模型合理,俯仰角控制系统能对俯仰角实现有效控制,起飞系统工作过程稳定.     

飞机起落架收放动态加载试验液压系统设计

设计的液压加载控制系统以PLC为主要控制器件、利用组态王软件建立人机界面、应用电液比例控制技术实现加载过程控制的自动化,满足起落架收放实验加载性能要求。利用多学科动态系统软件进行液压系统的建模仿真分析,其结果与地面试验结果相一致,从理论上验证所设计液压系统的性能,对起落架相关参数的测量结果进行研究与计算,简要分析起落架收放时所受载荷及其对测量结果的影响。实验结果表明,所设计液压系统自动化程度、控制精度及可靠性高,便于实现对起落架气动载荷的准确模拟。     

基于流固耦合方法的起落架缓冲阻尼特性研究

缓冲器阻尼特性对于起落架缓冲性能尤为关键。分别基于工程算法和流固耦合及动网格方法,对某起落架缓冲器的阻尼特性进行了计算和仿真分析。结果表明:仿真所得的流场分布与工程分析结果相似,并且仿真方法能够用于分析内流场复杂的起落架缓冲器问题。整个仿真计算过程与传统的仿真方法相比,建模方便,计算快速有效。仿真分析值与工程计算结果的相对误差为7%,并且在速度载荷较大时,相对误差缩小。进一步分析表明仿真方法与实际情况接近。     

复合材料分层损伤特性分析的分层形状等矩椭圆当量方法

针对复合材料层合板结构的分层损伤力学特性分析,提出一种等矩当量方法,将任意不规则的分层形状简化为面积、1阶矩和2阶矩相同的当量椭圆.用有限元法分别分析含原始不规则形状分层、最小包络当量椭圆分层和等矩当量椭圆分层的力学特性,并对不同分层深度下分层的能量释放率和屈曲载荷等参数进行比较.结果表明,采用等矩当量椭圆时参数计算误差大大减小,一致性更好,更加适合工程应用.     

飞机起落架舱门收放联动机构气密性分析

对于起落架联动的舱门机构,由于结构传动刚度的影响,所承载的气动载荷会引起舱门的开度进而存在气密性问题。为了分析该问题,首先建立了起落架舱门联动机构的力学模型,明确了舱门密封件的受力情况;基于非线性不可压缩Mooney-Rivlin本构理论,建立了P形密封圈有限元模型,得出了其在工作状态下的静压曲线;最后建立了起落架舱门联动机构刚柔耦合模型,采用增加舱门预紧力形式以抵消舱门开度的影响,并分析了不同风载工况下的舱门气密性情况。结果表明:气动载荷引起的舱门开度使得密封圈接触应力变小,有可能导致密封失效;当直角挡件间距为15.3mm时,压缩率31%,平均接触应力0.228N,密封性能良好。通过在前拉杆、后舱门拉杆分别施加10500N、1200N的轴向预紧力,可满足舱门的气密性要求。     

基于有限元法的蜂窝夹层结构稳定性研究

蜂窝夹层结构随面板厚度的逐渐变化会出现不同的屈曲现象。针对连续芯层有限元模型, 求出不同面板厚度时结构的屈曲因子, 并与经验失稳公式预测值进行对比, 两种方法的结果基本吻合。建立考虑芯层几何特征的有限元模型, 进行屈曲分析并研究芯层几何参数对结构稳定性的影响。介绍了一种局部屈曲现象——蜂窝壁屈曲, 提出了相应的失稳预测分析方法, 并与三维有限元分析结果进行比较, 验证该方法的正确性。对承受多轴惯性载荷的蜂窝夹层承力筒结构进行稳定性分析, 通过改变面板厚度和纵横惯性载荷比, 得到一系列有限元解, 给出了相关的多轴惯性载荷相关方程。     

基于参数估计区间的应力-强度干涉模型

经典干涉模型未考虑设计变量的统计性不确定性影响,笔者从应力-强度干涉模型和统计区间估计理论出发,给出了考虑统计性不确定性的可靠性指标β的描述与计算,建立了基于参数估计区间的应力-强度干涉模型,获得了统计性不确定性和样本容量之间的关系。分析结果表明:笔者提出的干涉模型可以很好地描述统计性不确定性。     

基于CAD模型的复合材料机翼成本快速估算

在机翼方案设计阶段需要快速对复合材料机翼的制造成本进行评估。基于制造工艺成本模型开发了复合材料机翼成本估算模型。应用CATIA 二次开发技术编制了模型生成器,实现了参数化建模过程自动化,并为成本模型提供计算所需几何特征信息。实现了机翼设计方案CAD模型与成本分析模型无缝连接的自动化计算过程,给出了实现该过程的流程和主要步骤。以某型无人机复合材料机翼为例,验证了该方法的确能对不同结构布置形式和不同外形的复合材料机翼设计方案进行快速成本评估。估算结果表明,在外形相同的情况下,梁的个数增加1个,肋的个数减少4个的复合材料机翼,其总成本增加了约2.5%;在结构布置相同的情况下,展弦比和梢根比的变化对该复合材料机翼总成本的影响不大。