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基于应变能法的单搭接螺栓剪切模型

爆炸与冲击 2017年第1期37卷 1-9页

作者：寇剑锋徐绯冯威西北工业大学航空学院陕西西安710072

为了简化复杂结构在冲击数值分析中的大量螺栓连接,可用等效的载荷位移模型代替复杂的螺栓连接关系,本文中针对单搭接螺栓连接在剪切载荷下建立了连接本构关系。首先通过对有预紧力的单搭接螺栓进行实验和精细有限元模拟,揭示了螺栓剪... 详细信息

为了简化复杂结构在冲击数值分析中的大量螺栓连接,可用等效的载荷位移模型代替复杂的螺栓连接关系,本文中针对单搭接螺栓连接在剪切载荷下建立了连接本构关系。首先通过对有预紧力的单搭接螺栓进行实验和精细有限元模拟,揭示了螺栓剪切载荷位移曲线的特征并针对不同特征阶段进行了相应的物理机理分析。在此基础上对于载荷位移曲线的界面黏结、部分滑移、整体滑移阶段提出了连接本构模型的基本形式和各阶段的参数估算方法。在部分滑移阶段考虑了4个方面的刚度贡献,其中部件对螺栓的支撑刚度是三维非轴对称变形问题,理论求解非常困难,本文中通过应力分布研究,采用应变能法解决了螺栓的支撑刚度的估算问题。提出的单搭接螺栓剪切模型物理含义明确,参数估算简单,准确度高。

关键词：固体力学剪切刚度本构模型螺栓连接应变能

基于零阶优化方法的无人机复合材料进气道结构优化与分析

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机械强度 2008年第6期30卷 1018-1022页

作者：寇剑锋郑锡涛彭兴国西北工业大学航空学院西安710072 成都飞机工业公司技术中心成都610092

在综述优化设计理论研究的基础上,运用ANSYS分析软件,采用零阶优化方法,对某型无人机进气道复合材料层合板结构进行初始铺层的强度和刚度分析,在此基础上对其铺层厚度和铺层比例进行优化。采用两种优化方案,一种是在载荷一定的情况下求... 详细信息

在综述优化设计理论研究的基础上,运用ANSYS分析软件,采用零阶优化方法,对某型无人机进气道复合材料层合板结构进行初始铺层的强度和刚度分析,在此基础上对其铺层厚度和铺层比例进行优化。采用两种优化方案,一种是在载荷一定的情况下求得尽可能轻的重量;另一种是在厚度一定的情况下调整铺层比例,使结构的承载能力更强。在得到ANSYS优化结果后再对其进行修正。优化结果显示,通过优化能进一步减轻结构重量,增强结构的承载能力。

关键词：复合材料零阶优化铺层修正无人机进气道

考虑弹性支撑时蜂窝芯剪切屈曲强度的插值求解方法

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复合材料学报 2017年第6期34卷 1394-1399页

作者：冯威徐绯寇剑锋张笑宇西北工业大学航空学院西安710072

结合最小余能原理和薄板剪切屈曲失稳理论,给出了蜂窝芯等效剪切屈曲强度的理论表达式。将胞壁等效为受弹性支撑的梁,通过对固支和简支条件下的屈曲强度进行插值求解实际胞壁间为弹性支撑时的剪切屈曲强度。然后,利用三点短梁弯曲试验... 详细信息

结合最小余能原理和薄板剪切屈曲失稳理论,给出了蜂窝芯等效剪切屈曲强度的理论表达式。将胞壁等效为受弹性支撑的梁,通过对固支和简支条件下的屈曲强度进行插值求解实际胞壁间为弹性支撑时的剪切屈曲强度。然后,利用三点短梁弯曲试验测量常用Nomex蜂窝芯的剪切屈曲强度,并与弹性支撑下的理论解进行对比,试验结果与理论解吻合较好,验证了理论方法的有效性。最后,讨论了剪切屈曲强度的各向异性及蜂窝高度对剪切屈曲强度的影响。结果表明,剪切屈曲强度的各向异性程度与蜂窝高度无关,但随着蜂窝高度的增加,蜂窝芯的纵向和横向剪切屈曲强度均逐渐减少,减小幅度逐渐减缓。

关键词：蜂窝弹性支撑剪切屈曲强度插值蜂窝高度

超高速撞击作用下C/SiC薄板抗冲击特性研究

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振动与冲击 2014年第21期33卷 189-192页

作者：杨扬徐绯寇剑锋汤忠斌西北工业大学航空学院结构工程系西安710072 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

针对空天飞行器热防护系统抗冲击性能,基于已得实验结果对冲击载荷作用的平纹编织C/SiC复合材料薄板碎片云团结构定性建模及分析,获得C/Si C碎片云中特殊轴向柱状高能区。基于Autodyn正交各向异性材料模型推导材料参数并与实验对比,验... 详细信息

针对空天飞行器热防护系统抗冲击性能,基于已得实验结果对冲击载荷作用的平纹编织C/SiC复合材料薄板碎片云团结构定性建模及分析,获得C/Si C碎片云中特殊轴向柱状高能区。基于Autodyn正交各向异性材料模型推导材料参数并与实验对比,验证模型及参数的合理性。据C/SiC碎片云团特点选取弹丸剩余速度、碎片云轴向平均速度及分散角作为主要特征参数,并以球形Al弹丸薄板撞击模型为对象,对超高速撞击多种工况C/SiC面板的抗冲击性能进行规律分析及评估。

关键词：热防护系统抗冲击 C/SiC 复合材料超高速撞击碎片云

考虑装配间隙的双搭接螺栓连接剪切刚度的解析求解方法

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复合材料学报 2018年第6期35卷 1510-1517页

作者：寇剑锋徐绯张笑宇谢伟冯威西北工业大学航空学院西安710072

螺栓的连接刚度是复合材料连接设计中的重要参数,装配间隙对其有明显的影响。针对弹性基刚度k*c,引入Liu Cai-Shan的内圆接触模型,推导了考虑装配间隙的解析表达式,发现k*c随着装配间隙增加而降低。针对钉头约束系数kr,基于应力假设和... 详细信息

螺栓的连接刚度是复合材料连接设计中的重要参数,装配间隙对其有明显的影响。针对弹性基刚度k*c,引入Liu Cai-Shan的内圆接触模型,推导了考虑装配间隙的解析表达式,发现k*c随着装配间隙增加而降低。针对钉头约束系数kr,基于应力假设和应变能方法,给出了估算表达式。在获得k*c和kr基础上,建立弹性基剪切梁模型并推导了双搭接螺栓连接刚度的解析解,并采用3-D细节有限元模型对解析方法进行了验证。最后,通过有限元方法分析了间隙对连接刚度产生影响的力学机制,并用解析方法定量给出了1~300μm的装配间隙对连接刚度影响的大小。

关键词：螺栓连接间隙弹性基梁圆柱接触刚度解析方法

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鸟体姿态对结构抗鸟撞性能的影响

爆炸与冲击 2017年第5期37卷 937-944页

作者：寇剑锋徐绯纪三红张笑宇西北工业大学航空学院陕西西安710072 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司陕西西安710089

低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟... 详细信息

低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟体姿态对结构的抗鸟撞性能有比较显著的影响,不同的结构特点反映的响应规律也不同:对吸能结构,姿态角越大,吸收的能量越多,被保护的结构就越安全;而对承力结构,姿态角越大,高应力区域越大,结构就越危险。因此,在结构的抗鸟撞安全性评估中,除了完成特定姿态鸟体的鸟撞实验,针对危险工况还应通过数值分析评估不同鸟体姿态的结构撞击响应,进一步确保结构的抗鸟撞能力。

关键词：鸟撞鸟体姿态撞击响应吸能雷达罩机翼前缘