检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2024年第18期45卷 177-191页

作者：姚辽军魏景超陈向明啜明月李含月果立成哈尔滨工业大学航天学院航天科学与力学系哈尔滨150001 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

先进复合材料以其优异的力学性能及在结构减重方面的巨大潜力已经广泛应用于航空航天领域,其用量多少已经成为衡量一个国家高端装备技术发展水平的重要标志之一。疲劳分层是导致航空航天复合材料结构失效的重要原因,纤维桥联对疲劳分层... 详细信息

先进复合材料以其优异的力学性能及在结构减重方面的巨大潜力已经广泛应用于航空航天领域,其用量多少已经成为衡量一个国家高端装备技术发展水平的重要标志之一。疲劳分层是导致航空航天复合材料结构失效的重要原因,纤维桥联对疲劳分层扩展存在显著影响。同时,不同断裂模式下,复合材料抵抗Ⅰ型疲劳分层扩展的能力最低。因此,针对纤维桥联作用下的复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展问题开展研究,具有十分重要的意义。本文对作者课题组近年来开展的相关研究工作进行了系统总结和介绍,重点对以下问题进行了分析讨论:纤维桥联对疲劳分层扩展的影响规律及机理;纤维桥联作用下的疲劳分层扩展模型和分析方法;疲劳分层扩展分析模型的应用和验证。研究表明,纤维桥联对疲劳分层扩展存在显著的抑制作用,将导致疲劳分层扩展速率随分层扩展长度的增加而显著下降;纤维桥联在疲劳分层扩展中的作用机理与静态分层扩展存在不同,疲劳分层扩展主要的能量耗散集中于分层前缘附近,桥联纤维中的能量耗散相对有限;并且纤维桥联强弱对疲劳分层前缘的损伤失效机制无显著影响。因此,采用作用于分层前缘处的应变能释放率作为疲劳裂纹扩展相似性参数,能够对纤维桥联作用下的复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展进行有效的分析和表征,满足疲劳裂纹扩展相似性假设的基本要求;以此为基础,采用双参数形式的疲劳分层扩展准则,能够有效考虑应力比的影响,实现不同载荷工况下复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展行为的有效分析和表征。

关键词：疲劳分层纤维桥联相似性原理疲劳分层扩展准则复合材料

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积木式方法与试验金字塔的历史沿革与发展趋势

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航空工程进展 2023年第5期14卷 8-18页

作者：林建鸿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

采用积木式方法构建试验金字塔是目前已经被广泛接受的用来完成大型飞机结构强度验证的基本手段。本文概述了积木式方法和试验金字塔的发展历程和趋势,介绍了不同型号的美军机在研制过程中所建立的强度验证试验金字塔的统计结果,并且从... 详细信息

采用积木式方法构建试验金字塔是目前已经被广泛接受的用来完成大型飞机结构强度验证的基本手段。本文概述了积木式方法和试验金字塔的发展历程和趋势,介绍了不同型号的美军机在研制过程中所建立的强度验证试验金字塔的统计结果,并且从试验层级、对象、目的和类型四个方面比较了试验内容的数量与经费占比,由此来说明基础层级试验验证工作在强度验证试验金字塔中的重要性和经济性。通过对虚拟试验在强度验证工作中的发展趋势、应用和限制的介绍,为顺利完成相关的全尺寸部件和整机的强度验证提供可靠的保障手段。

关键词：积木式方法试验金字塔强度验证物理试验虚拟试验

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钛合金连接结构振动疲劳对比试验与寿命预计

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航空工程进展 2024年第6期15卷 235-243页

作者：何石刘小川刘海涵李凯翔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

飞机中大量的机械连接结构存在振动疲劳问题,振动疲劳性能评估是结构服役定寿、安全性设计及评定的关键。为了研究典型钛合金连接结构振动疲劳性能,基于TC4钛合金薄板设计不同支撑形状及不同铆钉间距的典型连接结构,搭建振动疲劳试验系... 详细信息

飞机中大量的机械连接结构存在振动疲劳问题,振动疲劳性能评估是结构服役定寿、安全性设计及评定的关键。为了研究典型钛合金连接结构振动疲劳性能,基于TC4钛合金薄板设计不同支撑形状及不同铆钉间距的典型连接结构,搭建振动疲劳试验系统,通过试验对比不同连接结构在窄带随机载荷下的振动疲劳性能;引入应力严重系数与疲劳缺口系数,提出基于随机振动Srms-N曲线的连接结构振动疲劳寿命预计方法。结果表明:在相近振动应力水平下,T形支撑形式的连接结构其振动疲劳性能优于U形支撑形式;在保证连接强度的前提下,适当增大铆钉间距能提升连接结构抗振动疲劳性能;引入应力严重系数与疲劳缺口系数后,连接结构振动疲劳寿命的预计精度大幅提升,预计寿命与试验结果相差在30%以内。

关键词：钛合金连接结构振动疲劳寿命预计

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航空发动机陶瓷基复合材料无损表征技术研究进展

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航空工程进展 2024年第3期15卷 13-26页

作者：樊俊铃张伟宁宁詹绍正杨鹏飞贾文博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

随着陶瓷基复合材料在先进航空发动机热端部件中的推广应用,对其在工艺研发、制备加工、试验考核以及使用服役等阶段形成的缺陷/损伤进行高效准确的无损表征尤为重要。由于陶瓷基复合材料复杂的制备成型工艺及多相复合引起的高度非均质... 详细信息

随着陶瓷基复合材料在先进航空发动机热端部件中的推广应用,对其在工艺研发、制备加工、试验考核以及使用服役等阶段形成的缺陷/损伤进行高效准确的无损表征尤为重要。由于陶瓷基复合材料复杂的制备成型工艺及多相复合引起的高度非均质和各向异性,导致传统基于整体均质化假设的无损检测技术面临诸多挑战。本文结合陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用情况,分析了其在制备、加工及服役等阶段的典型缺陷/损伤类型及特征,重点回顾了近年来陶瓷基复合材料无损表征技术的研究进展及应用情况,总结了现有无损表征技术面临的主要挑战,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：航空发动机热端部件陶瓷基复合材料无损表征研究进展

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不同温度下混合材料机械连接结构疲劳分析的SSF法

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机械工程学报 2024年第18期60卷 138-145页

作者：曹镜姚卫星梁德利王彬文南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 北京宇航系统工程研究所北京100076 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

为评估环境温度变化对混合材料机械连接结构疲劳性能的影响,提出了混合材料机械连接结构疲劳性能分析的应力严重系数(Stress-severity-factor,SSF)方法。考虑不同材料在不同环境温度下的热变形,建立混合材料多排钉连接结构的钉传载荷和... 详细信息

为评估环境温度变化对混合材料机械连接结构疲劳性能的影响,提出了混合材料机械连接结构疲劳性能分析的应力严重系数(Stress-severity-factor,SSF)方法。考虑不同材料在不同环境温度下的热变形,建立混合材料多排钉连接结构的钉传载荷和旁路载荷计算模型,然后定义并计算危险细节的SSF值,结合材料的S-N曲线可以估算连接结构在不同环境温度下的疲劳寿命。采用7050-T7451铝合金/CFRP层合板三钉单搭混合连接试件在不同环境温度下开展疲劳试验,对提出的疲劳寿命分析方法进行验证。结果表明,不同材料的热变形差异会影响结构的传力行为,进而使得结构在不同环境温度下表现出不同的SSF值,疲劳寿命预测结果与试验结果之间的相对误差小于20%,该方法便捷高效,为复杂环境下混合材料机械连接结构的疲劳寿命分析提供了有力的支撑。

关键词：混合材料机械连接环境温度疲劳寿命应力严重系数

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典型服役热环境下舵面结构动力学特性试验技术

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科学技术与工程 2024年第24期24卷 10545-10551页

作者：何石田敏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

高超声速飞行器高速飞行过程会遭受严重的气动力叠加热载荷的复杂载荷联合作用,尤其是舵面结构,其在复杂载荷下的结构动力学特性是影响装备服役安全及可靠飞行的关键因素,通过试验进行验证和评估是一种有效的研究手段。舵面结构典型服... 详细信息

高超声速飞行器高速飞行过程会遭受严重的气动力叠加热载荷的复杂载荷联合作用,尤其是舵面结构,其在复杂载荷下的结构动力学特性是影响装备服役安全及可靠飞行的关键因素,通过试验进行验证和评估是一种有效的研究手段。舵面结构典型服役工况下表面温度高,迎风面与背风面气动热温差往往达到数百摄氏度,需要在试验中进行精确模拟。以C/SiC舵面结构为研究对象,设计并搭建了瞬态热环境下结构动力学特性试验系统,构建了一种加载温度高、迎风面与背风面温差大的典型服役热载荷环境,开展了舵面结构在该环境下的动力学特性试验研究,获取了结构的动力学特性变化规律。研究成果为典型服役热环境对现代高超声速飞行器舵面结构的动力学特性影响研究提供了重要验证手段。

关键词：高超声速飞行器典型服役热环境舵面结构动力学特性

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数字体图像相关方法中的残余灰度场计算研究

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光学学报 2024年第3期44卷 66-75页

作者：潘兵张轩豪王龙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 北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100076

残余灰度场是变形前后数字体图像中对应体素点的灰度之差。在基于有限单元的全局数字体图像相关(DVC)方法中,残余灰度场作为计算区域各体素点匹配质量的目标函数,可直接计算获得,并可用于材料内部损伤演化或裂纹扩展的精细表征。然而,... 详细信息

残余灰度场是变形前后数字体图像中对应体素点的灰度之差。在基于有限单元的全局数字体图像相关(DVC)方法中,残余灰度场作为计算区域各体素点匹配质量的目标函数,可直接计算获得,并可用于材料内部损伤演化或裂纹扩展的精细表征。然而,当前广泛使用的基于图像子体块的局部DVC只能获得计算区域内各离散计算点的位移、应变和相关系数信息,无法直接计算区域内各体素点的残余灰度。相较于相关系数和变形信息,残余灰度场可实现逐体素的匹配质量评价,在内部损伤或裂纹扩展的可视化观测和准确定位方面具有显著优势。为能在局部DVC中获得残余灰度场信息,提出一种简单有效的残余灰度场计算方法。该方法基于三维Delaunay四面体剖分算法,并利用有限元框架对局部DVC离散计算结果进行稠密插值,以获取逐体素连续位移场,并将其用于变形体图像校正。模拟和真实实验结果表明,基于局部DVC测量结果后处理计算获得的残余灰度场不仅可以实现精准的损伤定位,还能观测到裂纹形貌以及界面脱黏行为。所提方法弥补了当前局部DVC在精细化匹配质量评价方面的不足,有望拓展该方法在材料和结构内部损伤观测和定位中的应用。

关键词：三维图像处理数字体图像相关方法残余灰度场内部损伤观测与定位

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2.5D-C/C复合材料压缩试样构型及损伤失效试验研究

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复合材料科学与工程 2023年第9期 48-54页

作者：蒙怡杨胜春刘小川杨海龙宋贵宾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

为探究2.5D-C/C复合材料在常温压缩载荷下的损伤过程,通过试验方法比较了不同压缩构型下的试验结果与失效模式,同时利用声发射(AE)技术实现损伤在线监测,采用改进的K-均值聚类算法对AE信号进行模式识别,结合聚类后的AE信号随时间变化的... 详细信息

为探究2.5D-C/C复合材料在常温压缩载荷下的损伤过程,通过试验方法比较了不同压缩构型下的试验结果与失效模式,同时利用声发射(AE)技术实现损伤在线监测,采用改进的K-均值聚类算法对AE信号进行模式识别,结合聚类后的AE信号随时间变化的统计分析与扫描电子显微镜(SEM)微观表征,发现2.5D-C/C复合材料压缩过程损伤模式包含基体开裂与裂纹扩展、界面脱黏以及纤维弯曲断裂,并将损伤模式与AE信号相匹配,描述了材料的压缩损伤演化进程。

关键词： C/C复合材料声发射 K-均值聚类模式识别损伤模式

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聚丙烯复合材料动态力学性能及本构表征

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科学技术与工程 2024年第23期24卷 9701-9709页

作者：葛宇静白春玉惠旭龙曹乐郭亚周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

为研究聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的动态力学性能,进行了PP-TD20、PP+EPDM-TD20和PP-LGF203种材料在准静态和中应变率下的拉伸力学性能测试试验。试验结果表明,TD20和LGF20的加入分别将PP基体的强度极限提升约1倍和3.2倍,三元乙... 详细信息

为研究聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的动态力学性能,进行了PP-TD20、PP+EPDM-TD20和PP-LGF203种材料在准静态和中应变率下的拉伸力学性能测试试验。试验结果表明,TD20和LGF20的加入分别将PP基体的强度极限提升约1倍和3.2倍,三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)在韧性方面起到显著增强作用,PP-TD20和PP+EPDM-TD20仍表现为韧性,而PP-LGF20改变为脆性材料。3种材料在弹性和塑性阶段均表现出较强的应变率敏感性,刚度、流动应力、屈服强度和强度极限随着应变率的增加而增大。采用修正的ZWT(Zhu-Wang-Tang)模型和修正的J-C(Johnson-Cook)模型构建几种材料的动态本构关系,识别模型参数,拟合的曲线与试验结果基本一致,表明这两种模型能够准确反映材料的动态力学行为。由修正的ZWT模型推广获得三维应力状态下的本构方程,编写VUMAT子程序,数值模拟得到的载荷-位移曲线与试验结果吻合较好,进一步表明了本构关系的有效性。

关键词：聚丙烯复合材料中应变率动态力学性能本构模型 VUMAT子程序

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飞机结构静强度试验虚拟显示中的CAE图形可视化关键技术

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科学技术与工程 2023年第21期23卷 9151-9159页

作者：王晓辉许向彦聂小华常亮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

近年来,虚拟显示作为飞机结构静强度虚拟试验中的重要功能之一,在航空结构试验领域获得了广泛应用,促进了虚实融合试验新模式的发展。系统梳理了当前航空虚拟试验中的关键问题,基于自主CAE图形引擎***,从试验数据实时监控处理、三维云... 详细信息

近年来,虚拟显示作为飞机结构静强度虚拟试验中的重要功能之一,在航空结构试验领域获得了广泛应用,促进了虚实融合试验新模式的发展。系统梳理了当前航空虚拟试验中的关键问题,基于自主CAE图形引擎***,从试验数据实时监控处理、三维云图快速绘制、试验应变片快速定位及关联显示及支持多镜头的用户界面设计等4个方面总结了在虚拟显示领域的关键技术探索,形成了一款虚拟显示软件,具备试验应变数据三维云图实时显示和试验应变片快速定位及关联显示功能,并在航空型号试验现场进行了应用,结果表明效果显著。

关键词：虚拟试验实时显示 SABRE.visual Qt多线程界面设计

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