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一种基于随机优化算法的民用飞机突风动载荷重建方法

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航空工程进展 2023年第3期14卷 61-68,107页

作者：肖宇上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所上海201210

民用飞机突风载荷的准确重建对于飞行安全具有十分重要的意义。基于随机优化算法,提出一种突风动载荷重建方法。首先,基于频域气弹耦合方程,建立一个突风动载荷时域分析模型;其次,引入HicksHenne型函数进行突风速度场的参数化建模,在此... 详细信息

民用飞机突风载荷的准确重建对于飞行安全具有十分重要的意义。基于随机优化算法,提出一种突风动载荷重建方法。首先,基于频域气弹耦合方程,建立一个突风动载荷时域分析模型;其次,引入HicksHenne型函数进行突风速度场的参数化建模,在此基础上,基于随机优化算法对各型函数参数进行迭代寻优,使得优化目标值与测量值一致,得到重建后的突风速度及对应的动态响应及载荷;最后,以GTA模型经历1-cos形状突风为例进行数值仿真。结果表明:本文提出的突风动载荷重建方法可有效实现突风速度场的识别,进而完成突风动载荷的重建;针对本文算例,过载最大误差为3.5%,载荷最大误差不超过1%。

关键词：随机优化 Hicks-Henne型函数突风动载荷重建

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民用飞机发动机吊挂应急断离设计研究

航空工程进展 2023年第1期14卷 114-120页

作者：陈海欢李泽江陈少凯上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所上海201210

发动机吊挂应急断离是民用飞机设计的关键核心技术之一,国外相关技术难以获取,国内以理论研究和提出主要思路为主,与工程实现存在差距。基于此,从适航标准入手,研究吊挂、保险销和机翼三者的应急断离设计载荷大小的关系,通过场景分析,... 详细信息

发动机吊挂应急断离是民用飞机设计的关键核心技术之一,国外相关技术难以获取,国内以理论研究和提出主要思路为主,与工程实现存在差距。基于此,从适航标准入手,研究吊挂、保险销和机翼三者的应急断离设计载荷大小的关系,通过场景分析,研究界面结构强度计算的载荷确定方法。结果表明:吊挂应急断离设计仅需单独考虑发动机主载荷向上或主载荷向后工况,合理给定吊挂、保险销和机翼结构三者的应急断离设计载荷大小关系可有效降低结构重量;机翼/吊挂界面载荷方向则必须结合结构细节做具体的应急断离场景分析。

关键词：吊挂应急断离保险销载荷场景分析适航

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民用飞机舱门界面间隙设计方法

航空工程进展 2023年第4期14卷 94-100页

作者：吕雄飞张文斌袁强飞上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所上海201210

民用飞机舱门和门框通过界面零件之间的面—面接触传递载荷,零件间隙影响着各传载路径中的载荷分配,对飞行安全至关重要。然而,已有研究中缺少界面零件间隙及其对载荷分配的影响,工程中也缺乏舱门界面间隙的设计方法。以某型飞机的非传... 详细信息

民用飞机舱门和门框通过界面零件之间的面—面接触传递载荷,零件间隙影响着各传载路径中的载荷分配,对飞行安全至关重要。然而,已有研究中缺少界面零件间隙及其对载荷分配的影响,工程中也缺乏舱门界面间隙的设计方法。以某型飞机的非传载式舱门为研究对象,提出舱门界面间隙的设计方法,其实质为基于间隙随机性的蒙特卡洛模拟法。采用线性间隙法模拟界面间隙,利用直接矩阵输入法优化求解效率,建立舱门—门框的精细网格模型,分析界面间隙随机性对舱门和门框间载荷分配的影响。本文给出界面间隙的设计基准和数学描述方法,最终得到具有95%可靠度的界面间隙设计值,为舱门界面间隙设计提供理论依据。

关键词：民用飞机舱门止动块导向槽界面间隙蒙特卡洛模拟

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铝合金激光选区熔化成型能力研究

制造技术与机床 2019年第9期 64-69页

作者：马大卫张文斌上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所

为了探究激光选区熔化(SLM)技术在无支撑条件下铝合金零件的工艺成型能力,为后续基于铝合金SLM技术的结构设计奠定基础,开展了系列典型工艺单元件的设计与制造。在综合考虑零件摆向方位、悬端角度、开孔形状与大小等因素的基础上,采用Xl... 详细信息

为了探究激光选区熔化(SLM)技术在无支撑条件下铝合金零件的工艺成型能力,为后续基于铝合金SLM技术的结构设计奠定基础,开展了系列典型工艺单元件的设计与制造。在综合考虑零件摆向方位、悬端角度、开孔形状与大小等因素的基础上,采用Xline2000R设备在优化的工艺参数下选用AlSi10Mg粉末对这些典型工艺单元件进行激光选区熔化。通过典型工艺单元件的制造研究,得出了系列能够指导基于铝合金SLM技术进行结构设计的有益结论。该研究为后续基于铝合金SLM技术进行复杂零件的设计与制造奠定基础。

关键词：激光技术成型能力激光选区熔化 AlSi10Mg 结构设计

基于CFD的民用飞机水上迫降动力学仿真研究

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力学与实践 2022年第2期44卷 293-302页

作者：罗文莉陈皓宇上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所上海201210

针对民用飞机水上迫降动态冲击问题,采用数值仿真方法进行了研究。基于计算流体力学采用雷诺平均N–S方程求解,结合流体体积模型和全流场运动网格捕捉水-气交界面,求解六自由度方程获得飞机的位置和姿态。采用该方法研究了尾吊-高平尾... 详细信息

针对民用飞机水上迫降动态冲击问题,采用数值仿真方法进行了研究。基于计算流体力学采用雷诺平均N–S方程求解,结合流体体积模型和全流场运动网格捕捉水-气交界面,求解六自由度方程获得飞机的位置和姿态。采用该方法研究了尾吊-高平尾布局飞机的水上迫降过程。结果表明,该方法可以较好地模拟水上迫降的运动和受力,入水早期飞机受到较大水冲击载荷,后体吸力使得飞机抬头,之后随着速度降低吸力减小,飞机逐渐低头并趋于稳定。

关键词：民用飞机水上迫降计算流体力学水冲击载荷

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基于地板结构的机身双层双向加载技术

航空学报 2018年第5期39卷 131-138页

作者：刘玮滕青刘冰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 上海飞机设计研究院强度部上海201210

以民机结构试验机身垂向加载方式为研究对象,分析对比了3种加载方案(蒙皮胶布带加载、客舱地板单层加载、客舱和货舱双层地板结构加载)。结果表明双层地板结构加载方案能够更真实地模拟机身框结构内力分布,更适合作为全机结构试验机身... 详细信息

以民机结构试验机身垂向加载方式为研究对象,分析对比了3种加载方案(蒙皮胶布带加载、客舱地板单层加载、客舱和货舱双层地板结构加载)。结果表明双层地板结构加载方案能够更真实地模拟机身框结构内力分布,更适合作为全机结构试验机身加载方案。在此基础上提出了基于地板结构的机身双层双向加载技术。通过开发一种机身载荷施加策略及配套的加载装置设计技术,解决了固定杠杆比加载系统实现不同工况机身有效加载的问题,并通过全尺寸模拟试验,证明加载装置末端节点载荷分配误差小于1%,加载装置设计满足试验使用要求。该技术被成功应用于某型在研飞机全机静强度适航验证试验,提高了试验质量与效率,并可为同类试验提供技术参考。

关键词：民用飞机强度试验静力试验载荷处理加载技术地板梁

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基于自适应随机优化的连续阵风关键载荷预测

航空学报 2019年第2期40卷 104-114页

作者：肖宇中国商飞上海飞机设计研究院结构强度研究所上海201210

连续阵风载荷是构成民用飞机设计工况的主要载荷之一,在设计阶段,任意一轮的模型更新都涉及到上万种载荷工况的计算,然而其中仅个别工况构成载荷包线,需进行强度校核。为此发展了一套阵风关键载荷的快速识别方法。首先,采用二水平全因子... 详细信息

连续阵风载荷是构成民用飞机设计工况的主要载荷之一,在设计阶段,任意一轮的模型更新都涉及到上万种载荷工况的计算,然而其中仅个别工况构成载荷包线,需进行强度校核。为此发展了一套阵风关键载荷的快速识别方法。首先,采用二水平全因子(2LFF)采样获取得到初始计算工况,基于已计算得到的载荷值,结合多元自适应回归样条(MARS)建立一个可靠的代理模型;然后,在此基础上,开创性地应用自适应随机优化技术,实现对阵风关键工况及载荷的主动搜索;最后,以适航条款规定的侧向连续阵风载荷进行方法验证及参数影响研究。计算结果表明,本文建立的方法可以高效且准确地实现连续阵风关键载荷的预测,针对本文算例,关键载荷的预测值与基准值相比误差小于1%。

关键词：代理模型多元自适应回归样条(MARS) 自适应随机优化连续阵风关键载荷

复合材料机身帽型长桁加筋壁板压缩屈曲及失效特性研究

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航空工程进展 2021年第4期12卷 123-130页

作者：李真程立平上海飞机设计研究院飞机结构强度工程技术所上海201210 中国飞机强度研究所复合材料结构强度研究室西安710065

大型客机机身壁板材料现已广泛采用碳纤维复合材料,研究壁板的屈曲及失效特性对提高结构设计效率具有重要的意义。采用工程分析、有限元分析和试验三种方法研究压缩载荷下复合材料机身帽型加筋壁板的屈曲载荷、失效载荷和失效模式;通过... 详细信息

大型客机机身壁板材料现已广泛采用碳纤维复合材料,研究壁板的屈曲及失效特性对提高结构设计效率具有重要的意义。采用工程分析、有限元分析和试验三种方法研究压缩载荷下复合材料机身帽型加筋壁板的屈曲载荷、失效载荷和失效模式;通过工程方法和有限元方法研究压缩载荷下壁板的屈曲形式和载荷,采用Von Karman法修正的柱失稳方法研究壁板在压缩载荷下的承载能力;依靠先进的机身壁板多轴载荷试验系统完成3 m×2 m机身壁板的压缩载荷试验、压缩充压复合载荷试验,验证并完善工程和有限元分析方法。结果表明:屈曲分析时需要对工程分析和有限元方法进行修正,失效分析时采用修正的柱失稳方法的分析结果比试验结果略保守。

关键词：复合材料机身壁板帽型长桁压缩载荷稳定性

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复合材料机身壁板的强度分析与试验验证

航空学报 2020年第9期41卷 118-130页

作者：李真王俊邓凡臣于振波上海飞机设计研究院上海201210 中国飞机强度研究所西安710065

复合材料在大型客机机身主承力结构应用是近年来的发展趋势,通过分析与大型壁板试验结合的方式研究了复合材料机身壁板的静力承载能力,以及疲劳与损伤容限特性。采用理论公式、半经验公式、有限元模态分析研究了蒙皮的屈曲载荷、壁板的... 详细信息

复合材料在大型客机机身主承力结构应用是近年来的发展趋势,通过分析与大型壁板试验结合的方式研究了复合材料机身壁板的静力承载能力,以及疲劳与损伤容限特性。采用理论公式、半经验公式、有限元模态分析研究了蒙皮的屈曲载荷、壁板的承载能力。依靠创新的机身壁板多轴载荷试验系统,模拟机身壁板的实际受载情况,实现充压载荷、拉伸/压缩、剪切载荷的独立施加与组合施加。通过静力试验验证蒙皮屈曲的工程及有限元分析方法和壁板的剩余强度承载分析方法。引入预埋缺陷、BVID、VID冲击损伤,通过试验研究了损伤对应变分布的影响,并通过疲劳、损伤容限试验,验证了壁板的设计以及损伤的无扩展特性。

关键词：复合材料机身壁板稳定性疲劳损伤容限