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Post-buckling Reliability and Sensitivity Analysis of Composite Stiffened Plates Based on Adaptive Kriging Method

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Acta Mechanica Solida Sinica 2023年第2期36卷 340-348页

作者： binwen wang Lilong Luo Xiaohua Nie Shihui Duan Likai wang Aircraft Strength Research Institute of China Xi’an 710065China School of Civil Aviation Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

Based on the active learning Kriging(ALK)model and the Hashin failure criterion,this paper proposes a new reliability evaluationmodel for composite stiffened panels,and conducts a reliability analysis on the ultimate bearing *** addition,this paper studies the importance ranking of input *** comparing the calculation results of the reliability model proposed in this paper with those of the Monte Carlo method,the accuracy and efficiency of the ALK model are verified by case ***,the effects of longitudinal elastic modulus and fiber-direction tensile strength on post-buckling failure probability are discussed,which provides significant reference and guidance for the optimization and design of composite stiffened plates.

关键词： Post-bulking reliability analysis Sensitivity analysis Composite stiffened plates Active learning Kriging Hashin failure criterion

Interaction formulae for buckling and failure of orthotropic plates under combined axial compression/tension and shear

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Chinese Journal of Aeronautics 2022年第3期35卷 272-280页

作者： binwen wang Xiangming CHEN Xiasheng SUN Puhui CHEN Zhe wang Ya’nan CHAI Aeronautics Science and Technology Key Laboratory of Full Scale Aircraft Structure and Fatigue Aircraft Strength Research Institute of ChinaXi’an 710065China Chinese Aeronautical Establishment Beijing 100029China State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China

An interaction function was constructed based on the axial compression/tension and shear loads of orthotropic *** coefficients of the polynomial function were determined by uniaxial test *** interaction and failure interaction formulae under combined axial tension/compression and shear loads were *** on the uniaxial load test results of orthotropic plates,the buckling load and bearing capacity under any proportion of the combined loads could be predicted by using the proposed interaction *** buckling interaction curves and failure envelopes predicted by the proposed interaction formulae were in excellent agreement with the test results.

关键词： Buckling Combined loads Failure Interaction formulae Orthotropic plate

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基于石墨的宽温度区间快时变热载荷模拟方法

航空学报 2024年第3期45卷 160-168页

作者：张仡王彬文吴敬涛丛琳华陈宏李世平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

针对高超声速飞机结构试验中大范围快速升/降温加载难题,提出了一种基于石墨的宽温度区间快时变热载荷模拟方法。首先,形成了一种基于平板式石墨加热元件的超高温环境设计流程,提出了考虑加热环境的加热元件厚度设计与强度校核方法;其次... 详细信息

针对高超声速飞机结构试验中大范围快速升/降温加载难题,提出了一种基于石墨的宽温度区间快时变热载荷模拟方法。首先,形成了一种基于平板式石墨加热元件的超高温环境设计流程,提出了考虑加热环境的加热元件厚度设计与强度校核方法;其次,针对快时变热载荷模拟需求,提出了基于加热元件与试验件解耦的快速升温方法,分析了封闭环境中强迫对流换热降温效率;最后,基于前述方法研制了大范围快时变热载荷模拟试验系统,并针对炭气凝胶试验件开展了超高温快速升/降温试验验证。研究表明,试验件表面温度响应与设计要求基本一致,无明显的温度变化滞后与变化缓慢现象。针对碳基材料平板试验件,试验系统可实现500~1800℃范围内的可控多次快速升温与快速降温,升/降温速率可达到10℃/s,为高超声速飞机结构热试验提供了技术条件。

关键词：热试验热载荷模拟石墨加热快速升/降温炭气凝胶

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单向时延测量的实时时钟同步算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2008年第2期36卷 22-25页

作者：王卓朱德森汪秉文华中科技大学控制科学与工程系湖北武汉430074

对已有分段聚类算法进行改进,使用软件方法对单向时延序列进行分析,在线检测时钟调整位置.采用变宽度的滑动窗方法对单向时延数据进行过滤,减少时间序列大小,同时保证时钟调整位置信息不丢失.使用自底向上算法对时间序列进行线性分段,... 详细信息

对已有分段聚类算法进行改进,使用软件方法对单向时延序列进行分析,在线检测时钟调整位置.采用变宽度的滑动窗方法对单向时延数据进行过滤,减少时间序列大小,同时保证时钟调整位置信息不丢失.使用自底向上算法对时间序列进行线性分段,检测时钟调整或时钟频率跳变点,算法的时间复杂度大大降低.针对在线时钟同步的要求,为了消除滑动窗不具有离线算法的全局寻优缺点,提出使用基于滑动窗自底向上算法的实时单向时延时钟同步算法.实际测试实验表明:该算法大大降低了时间复杂度并提高了分段精度.

关键词：聚类算法软件方法单向时延时钟同步时钟偏差

面向全尺寸民机结构疲劳试验的声发射监测技术

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航空学报 2022年第6期43卷 241-253页

作者：杨宇王彬文祁小凤中国飞机强度研究所智能结构与健康管理技术研究室西安710065

作为一种在线、动态、实时监测技术,声发射是一种非常有潜力的航空结构疲劳损伤监测手段。然而,由于恶劣噪声环境及现有声发射监测处理及分析技术发展不足的影响,导致声发射技术目前仍无法在全尺寸民机结构中得到有效应用。本文面向全... 详细信息

作为一种在线、动态、实时监测技术,声发射是一种非常有潜力的航空结构疲劳损伤监测手段。然而,由于恶劣噪声环境及现有声发射监测处理及分析技术发展不足的影响,导致声发射技术目前仍无法在全尺寸民机结构中得到有效应用。本文面向全尺寸民机结构试验开展了高可靠性自动化声发射(AE)监测技术研究,提出了一种基于载荷同步的声发射损伤识别技术,该技术依托数据清洗、数据同步、数据分割提取及异常判别等环节实现,旨在解决全尺寸民机结构试验声发射损伤监测中监测效率低、损伤识别难度大和无法可靠识别等问题。通过在国内某型全尺寸民机结构疲劳试验中应用,该方法的有效性得到了证实,因而为中国型号试验提供支持,进而服务中国航空工业型号试验。

关键词：声发射疲劳试验全尺寸飞机损伤监测损伤识别

基于CFD的地面颤振模拟试验非定常气动力重构方法研究

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振动与冲击 2022年第10期41卷 40-46页

作者：宋巧治王彬文李晓东中国飞机强度研究所飞机结构振动技术研究室西安710065

为满足地面颤振模拟试验中气动力计算的实时性以及插值点数量要求,提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的非定常气动力重构方法。首先,通过模态激励的方式建立广义坐标下的气动力降阶模型(reduced order model,... 详细信息

为满足地面颤振模拟试验中气动力计算的实时性以及插值点数量要求,提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的非定常气动力重构方法。首先,通过模态激励的方式建立广义坐标下的气动力降阶模型(reduced order model,ROM),提高气动力计算效率;然后,利用提出的物理坐标与广义坐标物理量的转换关系将模型转换至物理坐标下,并基于优化算法对插值点进行缩聚处理;最终,采用标准模型AGARD445.6对建立的非定常气动力进行仿真。分析结果表明,基于重构的气动力模型获得的颤振边界与计算流体力学/计算固体力学(computational fluid dynamic/computational solid dynamic,CFD/CSD)直接耦合及风洞试验结果吻合较好,证实了该方案的可行性。

关键词：地面颤振模拟试验降阶模型(ROM) 气动力模型重构坐标变换

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C919飞机全机静力试验技术

航空学报 2019年第1期40卷 205-216页

作者：郑建军唐吉运王彬文中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点试验室西安710065

介绍了C919大型客机全机静力试验的目的及任务需求,分析了试验特点和难点。从试验飞机支持、试验加载及控制、试验测量及监控、损伤检测及状态监测等方面制定了总体技术实现方案,验证结果表明试验系统可靠,技术实现方案满足任务要求。... 详细信息

介绍了C919大型客机全机静力试验的目的及任务需求,分析了试验特点和难点。从试验飞机支持、试验加载及控制、试验测量及监控、损伤检测及状态监测等方面制定了总体技术实现方案,验证结果表明试验系统可靠,技术实现方案满足任务要求。试验中采用了多项创新技术:试验综合加载平台设计技术优化了多系统集成,加快了试验准备速度,降低了试验准备风险;约束点误差转移控制技术将约束部位误差转移至非重点考核部位,提高了关键考核区域试验精度;机身双层地板双向加载技术优化了机身加载及扣重设计,改善了局部载荷的加载精度。技术成果为后续型号试验提供了较高参考价值。

关键词： C919飞机静力试验总体方案综合平台姿态控制机身加载

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三维变弯度机翼前缘柔性蒙皮优化设计

应用数学和力学 2020年第6期41卷 604-614页

作者：吕帅帅王彬文杨宇中国飞机强度研究所智能结构与结构健康监测研究室西安710065

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势.该文在二维翼型柔性蒙皮设计方法的基础上,提出了一种面向后掠机翼变弯度前缘柔性蒙皮的设计方法,其主要改进在于沿翼展方向对多个翼型进行同步优化、对目标函数进行修正从而... 详细信息

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势.该文在二维翼型柔性蒙皮设计方法的基础上,提出了一种面向后掠机翼变弯度前缘柔性蒙皮的设计方法,其主要改进在于沿翼展方向对多个翼型进行同步优化、对目标函数进行修正从而解决了畸形变形问题,对现有带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA⁃Ⅱ)进行修改以适应三维蒙皮的多目标优化求解.研究表明,与现有设计方法相比,该方法可使柔性蒙皮的变形精度提高27%,实现其在下垂状态下的高精度外形.

关键词：变弯度机翼柔性蒙皮后掠角 NSGA⁃Ⅱ 多目标优化

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大型水陆两栖飞机起落架强度试验技术

西安交通大学学报 2020年第7期54卷 9-16,157页

作者：王彬文董登科陈莉谢宇航中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安710065

针对大型水陆两栖飞机起落架的超静定连接及高支柱结构所带来的试验问题,基于刚度等效理论采用数值仿真方法分别对起落架与机身连接和与试验装置连接模型进行分析,通过调整试验装置结构形式、尺寸及厚度等,实现起落架装置连接模型对机... 详细信息

针对大型水陆两栖飞机起落架的超静定连接及高支柱结构所带来的试验问题,基于刚度等效理论采用数值仿真方法分别对起落架与机身连接和与试验装置连接模型进行分析,通过调整试验装置结构形式、尺寸及厚度等,实现起落架装置连接模型对机身连接模型在变形主方向位移的模拟;基于数值仿真的力学边界条件模拟,计算主起落架轮轴中心点在最大载荷时的位移,预先调整加载点安装位置以保证最大载荷时的加载精度。试验结果表明,在机尾下沉着陆最大回弹载荷内外轮分配比例为6∶4的工况下,轮轴中心点主变形方向的位移基本相同,两种连接方式各向载荷最大误差在7%左右。研制了集模块化、多功能和通用性于一体的机身刚度模拟自平衡试验装置,满足了主起落架8种工况的静强度试验需求,可为其他型号起落架试验提供参考。

关键词：水陆两栖飞机高支柱超静定起落架静强度试验