检索结果-内蒙古大学图书馆

西北工业大学学报 2023年第5期41卷 942-949页

作者：石欣桐杨宇葛文杰王志刚孙侠生中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065 西北工业大学机电学院陕西西安710072 中国航空研究院北京100012

变弯度后缘可以使飞机在整个飞行包线内始终保持最佳的气动性能,从而达到减少飞机燃油消耗以及空气污染物排放的最终目的,是新一代民用飞机的重要特征和发展方向之一。为解决大型飞机变弯度后缘高承载与大变形之间的设计矛盾,提出了一... 详细信息

变弯度后缘可以使飞机在整个飞行包线内始终保持最佳的气动性能,从而达到减少飞机燃油消耗以及空气污染物排放的最终目的,是新一代民用飞机的重要特征和发展方向之一。为解决大型飞机变弯度后缘高承载与大变形之间的设计矛盾,提出了一种基于多节转动的变弯度机翼后缘结构方案,建立了以实现光滑连续变形为目标的多节转动机构参数化优化方法,完成了多节转动变弯度后缘结构的设计与制备,并搭建地面试验平台对变弯度后缘原理样件的变形功能进行了验证。结果表明,通过所提出的多节转动机构优化方法设计得到的变弯度机翼后缘可以实现光滑连续变形,原理样机实际变形范围为上偏3.9°至下偏12.5°,与设计目标误差为16.7%,为解决大型飞机变弯度结构工程应用问题提供了设计参考。

关键词：变形机翼变弯度后缘多节转动机构

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复合式柔性蒙皮的弹性表皮和蜂窝夹芯连接方案设计

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机械强度 2023年第2期45卷 499-503页

作者：郭瑜超艾森尹维龙王立凯聂小华强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

面向变体飞行器的复合式柔性蒙皮,针对其弹性表皮和蜂窝夹芯连接强度较低的问题,提出了“二步胶接”的连接设计方案,其首先将氨纶纤维布与蜂窝通过环氧树脂结构胶进行胶接,然后将硅橡胶板与氨纶纤维布通过硅橡胶粘接剂进行胶接,并给出... 详细信息

面向变体飞行器的复合式柔性蒙皮,针对其弹性表皮和蜂窝夹芯连接强度较低的问题,提出了“二步胶接”的连接设计方案,其首先将氨纶纤维布与蜂窝通过环氧树脂结构胶进行胶接,然后将硅橡胶板与氨纶纤维布通过硅橡胶粘接剂进行胶接,并给出了工艺制备方法。最后,分别制备了“二步胶接”实验件和“直接胶接”实验件,并开展了连结强度实验和对比分析,结果表明,“二步胶接”实验件的连接强度是“直接胶接”实验件的5倍,此方案可以为柔性蒙皮的连接设计提供参考。

关键词：柔性蒙皮弹性表皮蜂窝结构二步胶接直接胶接

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两类数据驱动计算均匀化方法对比研究

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力学学报 2024年第7期56卷 1931-1942页

作者：白晓伟赵鲁阳李亮罗利龙阳杰胡衡武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 宁夏大学数学统计学院银川750021

目前针对非均质材料与结构的多尺度仿真尚面临本构建模复杂和多尺度计算成本高的难题.数据驱动计算均匀化方法一方面通过数据科学的手段降低与本构模型相关的人力和时间成本,另一方面将耗时的细观问题计算移至线下进行,从而显著提升非... 详细信息

目前针对非均质材料与结构的多尺度仿真尚面临本构建模复杂和多尺度计算成本高的难题.数据驱动计算均匀化方法一方面通过数据科学的手段降低与本构模型相关的人力和时间成本,另一方面将耗时的细观问题计算移至线下进行,从而显著提升非均质材料与结构的在线计算效率.该方法按控制方程的来源可大致分为两类:第一类是基于能量泛函的数据驱动算法,旨在通过人工智能手段高效地获取材料本构关系,继而在经典计算力学框架下通过能量极值求解问题;第二类是基于距离泛函的数据驱动算法,其绕开材料本构建模过程,直接利用本构数据中的点与满足守恒方程的点的距离极值寻求问题的解.文章简要回顾两类数据驱动计算均匀化方法的求解思路,以纤维增强复合材料结构为例,分别从定性和定量的角度分析样本数据量对两类算法计算效率和精度的影响,继而从算法实现、计算精度、计算效率和后处理等方面进行对比分析,探讨两者在求解多尺度问题时的优势与不足,以期为发展高效的非均质材料结构分析技术提供参考.

关键词：数据驱动计算力学计算均匀化非均质材料与结构

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基于各向异性断裂相场模型的自适应多尺度有限元方法

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力学学报 2024年第10期56卷 2902-2912页

作者：魏浩林吴振任晓辉西北工业大学航空学院西安710072 强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 西安航空学院机械工程学院西安710065

纤维增强复合材料具有复杂的断裂模式,各向异性断裂相场模型可以自动捕捉裂纹的萌生和演化,适于模拟纤维增强复合材料的断裂失效行为,但其计算成本较高.为了提高相场模型的计算效率,基于自适应网格算法和扩展的多尺度有限元方法,文章提... 详细信息

纤维增强复合材料具有复杂的断裂模式,各向异性断裂相场模型可以自动捕捉裂纹的萌生和演化,适于模拟纤维增强复合材料的断裂失效行为,但其计算成本较高.为了提高相场模型的计算效率,基于自适应网格算法和扩展的多尺度有限元方法,文章提出了一种针对各向异性断裂相场模型的自适应多尺度有限元方法.自适应网格算法会根据每一步迭代结束后网格节点上的相场变量及其增量确定裂纹路径,并自动细化裂纹路径附近的网格.断裂相场模型通过交错迭代算法进行求解,在更新位移场时,被细化的网格使用传统的有限元方法,未细化的网格使用考虑了振荡边界条件的扩展的多尺度有限元方法.更新相场时,均使用传统的有限元单元.在粗细两种单元的界面上,利用多尺度有限元方法的数值基函数对界面上的节点进行约束.利用建立的模型分别对在拉伸载荷下不同铺层角以及变刚度的纤维增强复合材料单层板的断裂行为进行分析.数值结果表明:本文提出的模型能够准确地捕捉裂纹路径,并且得到的数值结果与现有文献和试验结果吻合良好,与传统有限元相场模型相比,在保证计算精度的同时,能够显著减少计算时间.

关键词：相场模型扩展的多尺度有限元法自适应各向异性

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复合材料壁板后屈曲设计与分析技术研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4673-4700,I0008页

作者：陈向明李新祥柴亚南陈普会孙侠生中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 南京航空航天大学航空学院南京210016 上海交通大学航空航天学院上海200240

复合材料的大规模应用是航空飞行器机体加筋壁板结构减重的主要手段,但因过于保守的设计准则使得结构减重效果并不理想。薄壁加筋壁板结构通常具有很长的后屈曲承载历程,但因缺乏后屈曲设计与评估的有效分析方法,目前飞机复合材料加筋... 详细信息

复合材料的大规模应用是航空飞行器机体加筋壁板结构减重的主要手段,但因过于保守的设计准则使得结构减重效果并不理想。薄壁加筋壁板结构通常具有很长的后屈曲承载历程,但因缺乏后屈曲设计与评估的有效分析方法,目前飞机复合材料加筋壁板几乎都不允许蒙皮在限制载荷以下屈曲,无法充分发挥复合材料的减重特性。本文回顾了复合材料加筋壁板稳定性设计的发展历程,阐述了开展后屈曲设计分析的必要性;围绕工程分析技术与数值分析技术两个方面,详细综述了壁板结构屈曲与后屈曲性能分析与设计方法的研究进展;探讨了影响复合材料壁板屈曲与后屈曲性能的主要因素,并论述了屈曲疲劳、损伤/缺陷、湿热环境等对结构性能的影响;最后总结了复合材料加筋壁板后屈曲设计与分析技术总体现状,展望了未来技术发展趋势。

关键词：复合材料加筋壁板屈曲后屈曲工程分析数值分析

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典型壁板结构爆炸冲击实验与仿真研究

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航空工程进展 2024年第5期15卷 86-96页

作者：周佳煜王彬文张宇郭玉佩李达诚白春玉中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室西安710065

空空导弹战斗部爆炸产生的爆炸冲击波毁伤源对飞机蒙皮结构的损伤效果受多种因素影响,作用机理较为复杂,因此冲击波对飞机蒙皮结构的毁伤评估需要大量的实验和计算样本支撑。本文设计并进行铝合金加筋平板静爆实验,分析固支加筋平板在... 详细信息

空空导弹战斗部爆炸产生的爆炸冲击波毁伤源对飞机蒙皮结构的损伤效果受多种因素影响,作用机理较为复杂,因此冲击波对飞机蒙皮结构的毁伤评估需要大量的实验和计算样本支撑。本文设计并进行铝合金加筋平板静爆实验,分析固支加筋平板在冲击波加载下的动态响应和变形规律;采用有限元分析软件LS-DYNA对爆炸冲击下的结构响应进行仿真分析,通过对比仿真结果与实验结果对数值仿真模型的准确性进行验证。结果表明:孔洞面积占该形式加筋平板面积大于1‰时,靶板更容易发生以固支边界撕裂为主要形式的拉伸失效,增大孔径或增加孔的数量都有提高孔间贯穿损伤的风险;同爆距下爆炸物与目标迎爆面的夹角越大,靶板的变形程度越严重,夹角从30°增大至60°时目标挠度可增加30%以上。

关键词：爆炸冲击波壁板结构动态响应数值模拟实验研究

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压电智能功能梯度夹芯结构高精度理论模型与主动控制

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力学学报 2024年第1期56卷 130-140页

作者：张欣宇肖玉善吴振任晓辉西北工业大学航空学院西安710072 强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 西安航空学院机械工程学院西安710065

本文发展了一种能精确预测含压电层的层合结构和含压电层的功能梯度夹芯结构力电行为的精化高阶理论.此模型位移场使用Reddy型整体-局部高阶理论,满足层间位移和应力连续条件以及自由表面边界条件;电势使用Layerwise分层理论,即对于压... 详细信息

本文发展了一种能精确预测含压电层的层合结构和含压电层的功能梯度夹芯结构力电行为的精化高阶理论.此模型位移场使用Reddy型整体-局部高阶理论,满足层间位移和应力连续条件以及自由表面边界条件;电势使用Layerwise分层理论,即对于压电层较薄的结构,电势在厚度方向可假设为线性分布.运用Hamilton原理和主动控制原理,推导了含阻尼压电功能梯度板系统的控制方程.基于精化高阶理论,构建了等几何分析方法,对压电层合结构弯曲行为进行了分析,并验证了精化高阶理论的有效性.此外,探究了铺层角度和功能梯度系数对压电功能梯度层合结构弯曲行为的影响规律,即结构中心点挠度随铺层角度或功能梯度系数增大而减小;功能梯度系数在0~5之间时,功能梯度系数对弯曲行为的影响比铺层角度对弯曲行为的影响更加显著.最后分析了无阻尼压电功能梯度板的动力学响应.当系统的速度反馈增益系数为零时,结构做无衰减震荡;当速度反馈增益系数增大时,结构震荡幅度衰减加快,衰减所需时间减少,从而实现了无阻尼结构受迫振动的振动主动控制.

关键词：精化高阶理论功能梯度板等几何分析主动控制

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动载荷识别的物理嵌入式神经网络模型与方法

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航空学报 2024年

作者：杨智春杨特西北工业大学航空学院结构强度与完整性全国重点实验室

针对传统动载荷识别方法中频响函数矩阵求逆运算导致的不适定性问题，以及深度学习方法缺乏物理可解释性的局限，提出了一种全新的物理嵌入式神经网络（Physical Embedded Neural Network, PENN）动载荷识别模型与方法。通过将结构动力... 详细信息

针对传统动载荷识别方法中频响函数矩阵求逆运算导致的不适定性问题，以及深度学习方法缺乏物理可解释性的局限，提出了一种全新的物理嵌入式神经网络（Physical Embedded Neural Network, PENN）动载荷识别模型与方法。通过将结构动力学参数（如模态质量、模态刚度、模态阻尼等）直接嵌入神经网络中，构建出具有物理可解释性的PENN动载荷识别模型。PENN模型能够以正向计算过程直接识别动载荷的功率谱密度，避免了传统方法的频响函数矩阵求逆运算，并能够对其内部的物理参数进行自适应修正，保证了在先验物理参数不准确时仍能实现动载荷的高精度识别。详细阐述了方法机理、PENN模型构建规则、参数设定及训练流程，并对多种工况下的动载荷进行了数值仿真与实验验证，结果表明，本方法在动力学系统先验参数不准确和仅有1组训练样本的情况下，识别动载荷的皮尔逊相关系数均不低于95%，展现出较好的鲁棒性和工程应用潜力。

关键词：动载荷识别物理嵌入式神经网络可解释神经网络模态分析参数校正凸优化

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材料微区动态力学性能检测技术研究进展——从压痕硬度测量到仪器化压入测试

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力学学报 2024年第12期56卷 3537-3552页

作者：赵守明朱远泉彭光健张泰华北京航空航天大学航空科学与工程学院强度与结构完整性全国重点实验室北京100191 浙江工业大学机械工程学院杭州310023

针对材料微区动态力学性能检测技术,阐述压痕硬度测量和仪器化压入测试的原理和机制,分析动态压入测试的潜在问题,介绍静态和动态压入载荷测量原理、压入应变率含义、撞击压入的动态特征和沉积热量影响.梳理动态压入技术的两条发展路径... 详细信息

针对材料微区动态力学性能检测技术,阐述压痕硬度测量和仪器化压入测试的原理和机制,分析动态压入测试的潜在问题,介绍静态和动态压入载荷测量原理、压入应变率含义、撞击压入的动态特征和沉积热量影响.梳理动态压入技术的两条发展路径:基于击杆和落/摆锤等低速撞击、分离式霍普金森压杆撞击及微粒高速撞击等传统动态加载技术,发展宏观压痕硬度测量技术;基于纳米压入仪测量的动态校正、载荷直接测量和载荷间接测量等,发展动态纳米压入测试技术.仪器化压入测试分析方法对压入载荷-深度测量信噪比要求高,传统动态加载的测量技术不能满足要求,目前需要基于测量系统动力学模型,提高纳米压入技术的仪器动态特性和测量信噪比.未来发展动态仪器化压入测试技术,需关注仪器动力学相应设计理论、动态微力和位移测量原理技术和测量影响因素校准检验方法,重点在于提高压入仪器的动态测量信噪比、发展鲁棒的参数识别分析方法,并加强动态仪器压入基础问题研究.

关键词：仪器化压入动态压入硬度材料参数力学性能测试

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能量有限元法研究进展及在飞行器高频振动响应预示中的应用

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航空工程进展 2024年第6期15卷 51-65页

作者：陈兆林杨智春西北工业大学航空学院西安710072 强度与结构完整性全国重点实验室西安710072

结构的高频振动问题严重影响飞行器的服役安全性、可靠性和舒适性,高效准确地预示结构的高频振动响应具有重要的学术研究价值和工程实践意义。能量有限元法是近年来发展起来的一种高频振动响应预示新方法,弥补了有限元法、统计能量法等... 详细信息

结构的高频振动问题严重影响飞行器的服役安全性、可靠性和舒适性,高效准确地预示结构的高频振动响应具有重要的学术研究价值和工程实践意义。能量有限元法是近年来发展起来的一种高频振动响应预示新方法,弥补了有限元法、统计能量法等传统方法在高频振动响应预示方面的不足。本文回顾了能量有限元法的研究进展,阐述了能量有限元法的基本理论及其在工程领域的拓展和应用,对能量有限元法在飞行器结构高频振动响应预示方面的研究工作进行了介绍,并对能量有限元法未来的发展方向进行了展望。

关键词：能量有限元法高频振动响应预示能量密度能量流

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