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飞机典型结构件的模拟战伤试验及数值模拟

飞机典型结构件的模拟战伤试验及数值模拟

作者：展全伟西北工业大学

学位级别：硕士

在战争中,航空器由于受爆炸碎片、弹丸等外来物的打击而造成不可避免的结构损害并导致其丧失作战功能。近年来,随着飞机设计理论的发展,一方面从设计上提高飞机结构在撞击载荷作用下的高生存力,另一方面建立完善的损伤评估理论和技术,... 详细信息

在战争中,航空器由于受爆炸碎片、弹丸等外来物的打击而造成不可避免的结构损害并导致其丧失作战功能。近年来,随着飞机设计理论的发展,一方面从设计上提高飞机结构在撞击载荷作用下的高生存力,另一方面建立完善的损伤评估理论和技术,以便为实时抢修提供理论指导并进行快速抢修。在作战时期快速抢修并使飞机恢复作战能力显得尤为重要,所以研究建立完善的损伤理论和技术对空军来说有着十分重要的现实意义。为了研究飞机典型结构件在常见弹丸打击下的损伤,本文选用了选用了四种典型的飞机结构件,其中一种3mm厚蒙皮结构,两种加筋结构和一种夹芯结构。采用试验和数值模拟相结合的方法,研究其在12.7mm标准机枪子弹弹丸射击下的损伤。通过试验研究,一个由高速气炮,弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置被建立并有效的用于本文的弹丸正撞击试验。通过对四边固支的3mm厚蒙皮用12.7mm直径弹丸进行从速度从约60到300m/s的正撞击试验,得出了弹丸速度与靶板损伤尺寸的关系、弹丸速度与板件上应变变化的关系,弹丸剩余速度随弹丸撞击速度变化的关系。同时还对蒙皮板材料LY12-CZ进行了动态性能测试,并将测试结果用于数值模拟。最后利用DYNA3D程序对单蒙皮及其两种加筋板进行了弹击数值模拟,模拟结果与弹击结果比较吻合。

关键词：蒙皮战伤高速气炮数值模拟

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多孔材料冲击波效应的数值模拟

河南科技大学学报（自然科学版） 2012年第1期33卷 12-15,24页

作者：展全伟索涛项新梅西北工业大学无人机所陕西西安710072 西北工业大学航空学院陕西西安710072

采用有限元方法模拟了开孔泡沫铝在冲击载荷下的响应,研究了冲击响应与相对密度和冲击速度的关系。研究结果表明:开孔泡沫铝受到较大速度冲击时,先驱产生的弹性波使试样达到准平衡状态。当试样受冲击端的应力超过平台区应力达到密实化... 详细信息

采用有限元方法模拟了开孔泡沫铝在冲击载荷下的响应,研究了冲击响应与相对密度和冲击速度的关系。研究结果表明:开孔泡沫铝受到较大速度冲击时,先驱产生的弹性波使试样达到准平衡状态。当试样受冲击端的应力超过平台区应力达到密实化区的应力时,冲击波产生。冲击波的形成将使试样两端的应力在一定的时间内不平衡,产生冲击波效应。具有相同的相对密度时,冲击速度越大,冲击波效应越明显,冲击波速度也越大;在相同的冲击速度下,相对密度越大冲击波效应越不明显。

关键词：泡沫铝冲击波临界冲击速度有限元模拟

飞机加强蒙皮在12.7mm弹丸撞击下的变形与破坏

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爆炸与冲击 2006年第3期26卷 228-233页

作者：展全伟郭伟国李玉龙马君峰西北工业大学航空学院航空结构工程系陕西西安710072 西安飞机结构强度研究所陕西西安710068

为了研究飞机蒙皮在12．7mm标准机枪弹丸射击下的损伤，对3mm厚LY-12CZ材料的单蒙皮及其加筋板进行了模拟弹击试验。通过试验研究，建立了一个由高速气炮、弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置组成的系统并被有效... 详细信息

为了研究飞机蒙皮在12．7mm标准机枪弹丸射击下的损伤，对3mm厚LY-12CZ材料的单蒙皮及其加筋板进行了模拟弹击试验。通过试验研究，建立了一个由高速气炮、弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置组成的系统并被有效地用于弹丸正撞击试验。通过对四边固支的3mm厚蒙皮用12．7mm直径弹丸进行速度约60-300m／s的正撞击试验，结果表明，靶板从微小损伤到完全击穿；弹击造成的变形区有效直径随弹丸速度的增大呈幂指数趋势下降；弹击引起的变形深度随弹丸撞击速度的增加呈直线下降；靶板上的应变随弹丸速度的增加逐渐降低。弹丸剩余速度随弹丸撞击速度的增加呈直线上升。最后利用DYNA3D程序对单蒙皮及其加筋板进行了弹击数值模拟，模拟结果与弹击试验结果较吻合。

关键词：固体力学损伤数值模拟加强蒙皮高速气炮

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复合材料加筋壁板稳定性影响分析

机械设计与制造 2012年第3期 47-49页

作者：展全伟范学领徐红炉西北工业大学西安710065 西安交通大学航天学院西安710049

分别运用特征值法和弧长法开展T字型加筋壁板稳定性及其影响因素分析。分析表明:特征值法和弧长法所得结果相近,弧长法分析结果较为安全,特征值法可作为观察模型屈曲位置及模态图的分析方法。加筋壁板屈曲载荷随筋条间距的变化呈抛物线... 详细信息

分别运用特征值法和弧长法开展T字型加筋壁板稳定性及其影响因素分析。分析表明:特征值法和弧长法所得结果相近,弧长法分析结果较为安全,特征值法可作为观察模型屈曲位置及模态图的分析方法。加筋壁板屈曲载荷随筋条间距的变化呈抛物线状,较平均的筋条布置有利于加筋壁板的整体稳定性。加筋壁板屈曲载荷随凸缘宽度的变化呈抛物线状,保持筋条横截面面积不变,筋条凸缘宽为60mm时屈曲载荷达到最大值。较小的凸缘宽度会导致筋条屈曲的发生,应在实际设计中予以避免。

关键词：复合材料加筋壁板稳定性:屈曲模态筋条

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弹性飞行器低阶鲁棒飞行控制律综合

计算机仿真 2011年第6期28卷 66-70页

作者：张子健刘女娟刘斌展全伟西北工业大学365研究所陕西西安710065 中国电子科技集团20研究所陕西西安710068

针对传统飞行控制律设计中没有充分考虑弹性运动,要优化飞行器控制系统,需解决气动伺服弹性稳定性的问题,提出了一种弹性飞行器综合飞行控制律设计方法。利用分支模态法建立弹性飞行器的综合ASE系统模型,对弹性飞行器的飞行动力学、结... 详细信息

针对传统飞行控制律设计中没有充分考虑弹性运动,要优化飞行器控制系统,需解决气动伺服弹性稳定性的问题,提出了一种弹性飞行器综合飞行控制律设计方法。利用分支模态法建立弹性飞行器的综合ASE系统模型,对弹性飞行器的飞行动力学、结构动力学以及由各种振动引起的非定常气动力,用降阶方法降低综合模型的阶次,以简化控制律设计的难度。采用混合灵敏度H∞鲁棒控制方法,设计满足性能要求的低阶综合控制律。仿真实验表明,综合控制律既能提供稳定的动态品质,又能有效抑制伺服颤振的发生,为工程实现提供了有效方法。

关键词：弹性飞行器气动伺服弹性飞行控制模型降阶

飞机加强蒙皮在12．7mm弹丸撞击下的损伤

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结构强度研究 2005年第B4期 19-26页

作者：展全伟郭伟国李玉龙马君峰西北工业大学航空学院航空结构工程系，陕西西安710072 中国飞机强度研究所二室，陕西西安710065

为了研究飞机蒙皮在12．7mm标准机枪弹丸射击下的损伤，对3mm厚LY12-CZ材料的单蒙皮及其加筋板在实验室进行了模拟弹击试验．通过试验研究，一个由高速气炮，弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置被建立并有效的用... 详细信息

为了研究飞机蒙皮在12．7mm标准机枪弹丸射击下的损伤，对3mm厚LY12-CZ材料的单蒙皮及其加筋板在实验室进行了模拟弹击试验．通过试验研究，一个由高速气炮，弹体与弹托分离机构、连续位移激光测速装置和弹丸回收装置被建立并有效的用于本文的弹丸正撞击试验。通过对四边固支的3mm厚蒙皮用12．7mm直径弹丸进行从速度从约60到300m／s的正撞击试验，结果表明，靶板从微小损伤到完全击穿；弹击造成的变形区有效直径随着弹丸速度的增大而呈幂指数趋势下降；弹击引起的变形深度随弹丸撞击速度增加而呈直线下降：靶板上的应变随弹丸速度增加而呈渐进降低。弹丸的剩余速度随弹丸撞击速度增加而呈直线上升．最后利用DYNA3D程序对单蒙皮及其加筋板进行了弹击数值模拟．模拟结果与弹击试验结果较吻合．

关键词： 12.7mm 损伤撞击试验弹丸速度撞击速度飞机蒙皮试验研究分离机构回收装置测速装置 300m 四边固支有效直径变形深度试验结果模拟结果数值模拟剩余速度加筋板模拟弹实验室幂指数变形区靶板下降直线

金红石TiO2材料热电子弛豫动力学第一性原理计算研究

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 113-121页

作者：师展郑镇法郑奇靖赵瑾中国科学技术大学物理系中国科学技术大学精准智能化学重点实验室中国科学技术大学合肥国家实验室中国科学技术大学合肥国家微尺度物理科学研究中心美国匹兹堡大学物理与天文系

在太阳能转化过程中,激发态热载流子的动力学行为决定了能量转化的效率.我们采用动量空间非绝热分子动力学（NAMDk）方法研究了金红石TiO2体系中的热电子弛豫过程.研究中,我们选择了两种初始能量的热电子,其动量都位于Γ点,能量分别为Ei... 详细信息

在太阳能转化过程中,激发态热载流子的动力学行为决定了能量转化的效率.我们采用动量空间非绝热分子动力学（NAMDk）方法研究了金红石TiO2体系中的热电子弛豫过程.研究中,我们选择了两种初始能量的热电子,其动量都位于Γ点,能量分别为Eini=0.64 eV和Eini=2.75 eV.结果显示,热电子弛豫过程主要包括两个阶段:（1）首先,热电子被散射到第一布里渊区的等能面上,形成热电子系综,此过程能量基本保持不变,只有动量发生变化,称为动量弛豫过程.对于Eini=0.64 eV和Eini=2.75 eV两种情况,动量弛豫时间均在15-25 fs之间;（2）随后,热电子系综作为一个整体逐渐弛豫至导带底,这一阶段称为能量弛豫过程,其中Eini=0.64 eV和Eini=2.75 eV的能量弛豫时间分别为39和97 fs.在热电子弛豫过程中,其能量通过电声耦合转移给体系晶格,激发更多的声子,TiO2是一种离子晶体,在热电子弛豫过程中,Fr?hlich电声耦合起到了关键作用,导致大部分热电子的能量转移至Γ点的A1g声子,激发了Ti-O拉伸的纵光学支声子.我们的研究为理解金红石TiO2体内的热电子弛豫与能量转化过程提供了新的理论基础.

关键词：第一性原理计算电声耦合热电子弛豫动量空间非绝热分子动力学

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高温高压对三元预混燃料爆炸特性的影响

高压物理学报 2025年第1期39卷 64-78页

作者：朱源姜根柱王筱蓉郭宏展苏傲成江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212003

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力... 详细信息

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力学角度分析了其对关键爆炸特性参数,如峰值爆炸压力、峰值爆炸压力上升速率、爆炸时间以及爆燃指数的影响。结果表明,爆炸特性参数在当量比为1.2~1.3之间时出现极值。峰值爆炸压力与初始压力呈线性正相关,而与初始温度呈线性负相关。增大初始压力,火焰锋面裂纹、胞化程度加深,峰值爆炸压力增大。此外,实验工况下评估的最大爆燃指数为20.83 MPa·m/s,表明预混燃料的燃烧处于相对安全水平。基元反应敏感性分析表明:爆燃反应与H和OH自由基密切相关,而R1、R8、R24、R96是影响爆炸反应强度最重要的4个基元反应。研究成果可为C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2)三元混合燃料在实际燃烧装置中的应用、燃料安全性评估以及爆炸事故预防提供参考。

关键词：乙醇/甲烷/氢气爆炸特性线性相关 H和OH自由基

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特发性脊柱侧弯患者步行生物力学特征:三维运动捕捉的横断面分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 471-477页

作者：苟艳芸侯美金江征陈少清陈祥高誉展王芗斌福建中医药大学康复医学院福建省福州市350122

背景:脊柱侧弯的生物力学分析病例数量有限,仅限于对脊柱或下肢独立进行生物力学分析,缺乏对人体多维度整体的评估,难以反映躯干与下肢在日常活动中的运动关系,不利于综合指导临床治疗。目的:通过测量脊柱侧弯患者在步行活动中的脊柱运... 详细信息

背景:脊柱侧弯的生物力学分析病例数量有限,仅限于对脊柱或下肢独立进行生物力学分析,缺乏对人体多维度整体的评估,难以反映躯干与下肢在日常活动中的运动关系,不利于综合指导临床治疗。目的:通过测量脊柱侧弯患者在步行活动中的脊柱运动学,研究脊柱不同节段及下肢运动学/动力学在步态活动中的关系,以全方位多层次评估脊柱侧弯患者与正常人群在生物力学的差异,为临床防治脊柱侧弯提供循证依据。方法:此研究为一项横断面研究,于2020年7月至2021年6月,在福州大学城、福建中医药大学附属康复医院纳入脊柱侧弯患者28例及同年龄段正常人28例。采用三维运动捕捉系统以100 Hz的采样频率捕捉步态的运动学数据,2块测力台(AMTI 400600,采样频率1500 Hz)嵌于长10 m(数据采集有效长度为4 m),宽2.4 m平地走道采集动力学数据。比较两组受试者执行平地步行时步态时空参数,运动学及动力学参数的差异。所有受试者在纳入后立即接受全脊柱X射线片测量比较两组差异。结果与结论:(1)脊柱侧弯患者肩胛带-躯干相对旋转活动度、胸廓-骨盆相对旋转活动度较正常组小(P<0.05),骨盆旋转活动度相较正常组大(P<0.05)。(2)脊柱侧弯患者髋、膝关节屈伸活动度,髋关节凹凸侧屈伸峰力矩、地反力凸侧内外向峰值较正常组小(P<0.05)。(3)脊柱侧弯患者的膝关节屈伸活动度非对称性指数、肩胛带-躯干相对旋转活动度非对称性指数、胸廓-骨盆相对旋转活动度非对称性指数较正常组大(P<0.05)。(4)上述结果证实,脊柱侧弯患者在平地行走时肩胛带-胸廓-骨盆之间僵硬的运动模式,髋膝关节屈伸活动度减少,髋关节双侧屈伸力矩峰值及地反力凸侧内外向峰值降低。这些特征可以作为康复评估及治疗方案制定的依据。

关键词：特发性脊柱侧弯三维运动捕捉步态平地行走运动学动力学运动模式全脊柱X射线片