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小当量近场爆炸冲击下CFRP层合板失效机理及吸能特性

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含能材料 2024年第9期32卷 930-941页

作者：解江李漩潘汉源王立轩冯振宇中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 上海飞机设计研究院上海201210

为研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在小当量近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性,对CFRP层合板分别开展了自由场爆炸试验和扫描电镜试验。同时,建立采用3D Hashin失效准则的复合材料层合板损... 详细信息

为研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在小当量近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性,对CFRP层合板分别开展了自由场爆炸试验和扫描电镜试验。同时,建立采用3D Hashin失效准则的复合材料层合板损伤模型,针对近场爆炸冲击下CFRP层合板的动响应行为进行了数值模拟,结合试验结果分析了CFRP层合板在近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性。结果表明:CFRP层合板迎爆面与背爆面失效模式存在差异,层合板迎爆面受到冲击波直接作用,出现基体开裂、纤维断裂或中心穿孔失效,分层出现在纤维⁃基体界面;背爆面由于反射拉伸波的作用,出现大面积的分层失效与裂片飞出,分层出现在基体内部。在层合板动响应过程中,高应力区域集中在穿孔区域边界,沿纤维方向分布,0°与90°铺层的应力水平高于±45°铺层。与迎爆面相比,背爆面处的层合板吸收转化大部分能量,约占总吸能的52%~56%。

关键词： CFRP层合板近场爆炸仿真计算失效机理吸能特性

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基于双流特征提取的车路协同感知方法

上海交通大学学报 2024年

作者：牛国臣孙翔宇苑峥岩中国民航大学机器人研究所

针对自动驾驶在遮挡、超视距场景下感知不充分的问题，提出一种基于双流特征提取网络的特征级车路协同感知方法，以增强交通参与者的3D目标检测能力。根据路端与车端场景特点分别设计对应的特征提取网络。首先路端具有丰富且充足的感知... 详细信息

针对自动驾驶在遮挡、超视距场景下感知不充分的问题，提出一种基于双流特征提取网络的特征级车路协同感知方法，以增强交通参与者的3D目标检测能力。根据路端与车端场景特点分别设计对应的特征提取网络。首先路端具有丰富且充足的感知数据和计算资源，采用Transformer结构提取更丰富、高级的特征表示。其次车端计算能力有限、实时性需求高，利用部分卷积Pconv提高计算效率，引入Mamba-VSS模块实现对复杂环境的高效感知。最后通过置信度图指导关键感知信息共享与融合，有效实现了车路双端的协同感知。在DAIR-V2X数据集训练与测试，得到车端特征提取网络模型大小8.1MB，IoU阈值0.5、0.7对应平均精度指标为67.67%、53.74%。实验验证了在检测精度、模型规模方面具备的优势，为车路协同提供了一种较低配置的检测方案。

关键词：自动驾驶协同感知特征提取 3D目标检测信息共享与融合

晶体塑性有限元方法在增材制造金属材料力学性能研究中的应用

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材料导报 2024年第1期38卷 177-186页

作者：冯振宇张宏宇马佳威陈琨周良道沈培良陈向明中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 上海飞机设计研究院上海201210 中国飞机强度研究所西安710065

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶... 详细信息

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶体塑性有限元方法将晶体塑性理论与有限元方法相结合,能够跨尺度分析增材制造金属材料微观结构与力学性能之间的关系,为优化工艺过程提供支撑。本文综述了近年来晶体塑性有限元方法在金属增材制造中的应用,阐述了代表增材制造金属材料微观结构特征的几何模型的建立方法和有限元应用,提出了相关发展趋势。

关键词：增材制造晶体塑性有限元微观结构力学性能

暴雨灾害下机场基础设施网络韧性恢复策略研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：黄信杨立志张永康吴堃齐麟陈宇中国民航大学交通科学与工程学院

为提升暴雨灾害下机场基础设施网络抗灾韧性，本文考虑机场基础设施功能特征，建立了机场基础设施网络拓扑模型，分析机场基础设施复杂网络特性；引入机场节点之间的航班数量和载客量以及航线距离构建了网络模型服务效率函数，通过节点... 详细信息

为提升暴雨灾害下机场基础设施网络抗灾韧性，本文考虑机场基础设施功能特征，建立了机场基础设施网络拓扑模型，分析机场基础设施复杂网络特性；引入机场节点之间的航班数量和载客量以及航线距离构建了网络模型服务效率函数，通过节点失效前后网络模型服务效率变化定义机场节点的重要度指标，对网络中的关键节点进行识别；基于韧性三角形理论构建了机场基础设施网络韧性恢复模型，研究暴雨灾害下关键机场节点、关键区域机场节点和多区域机场节点失效情景的机场节点恢复次序及最优策略。研究结果表明，机场基础设施网络模型整体结构呈现为小世界网络，表现为高集聚性；对整体网络服务效率影响较大的五个关键机场节点为广州白云、北京首都、深圳宝安、杭州萧山和上海虹桥；相对于基于重要度和基于节点度的恢复策略而言，基于网络韧性恢复策略的恢复效果最好，如关键节点失效场景下基于节点度和重要度恢复策略的网络韧性值为0.889和0.907，而基于网络韧性恢复策略的韧性值为0.915；相对于华北和西南区域机场节点而言，华东区域机场节点失效对机场基础设施网络运行效率的影响更大。

关键词：航空运输机场基础设施网络暴雨灾害复杂网络理论机场网络抗灾韧性韧性恢复策略

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带剪切销抗爆容器定向泄压特性研究

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 137-154页

作者：解江潘汉源蒋逸伦杨祥李漩郭德龙冯振宇中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200000 北京理工大学机电学院北京100081

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内... 详细信息

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内冲击波的传播与载荷分布规律,分析并讨论了泄压过程中泄压盖的运动规律,建立了不同泄压盖质量下药量与剪切销直径之间的函数关系,探究了剪切销的临界断裂问题。结果表明:100 g TNT内爆试验得到剪切销临界直径为22 mm,TNT爆炸后冲击波在容器内往复式传播,约3.8 ms时泄压盖冲出容器,5.0 ms时容器底部残存压力约为0.5 MPa;容器底部超压峰值约为144 MPa,罐体与泄压盖交汇形成的角隅处超压峰值约为149 MPa,且罐体在角隅处产生应变增长效应,角隅处成为新的危险点。剪切销的变形断裂过程会影响泄压盖的运动规律,导致泄压盖速度曲线中出现下降段,剪切销直径越大,下降段持续时间越长。TNT药量与剪切销临界直径呈正比,二者的线性关系不受泄压盖质量的影响。

关键词：抗爆容器泄压剪切销冲击波失效行为

腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

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电镀与精饰 2024年第3期46卷 6-15页

作者：陈亚军陈卓王汉森隋泽寰周延峰中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 上海飞机制造有限公司上海201324 中国民航大学工程技术训练中心天津300300

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaC... 详细信息

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.17×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性逐渐提高。生成的Al_(2)O_(3)、AlOOH及Al(OH)3等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻碍了离子的扩散和迁移过程,使得电化学腐蚀效应减弱。由试验及模拟的腐蚀深度值对比可知,试验值均落在模拟结果的10%误差范围内。

关键词：电偶腐蚀腐蚀仿真盐雾环境腐蚀行为

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基于中国鸟情的鸟撞适航条款充分性和适宜性

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2810-2818页

作者：陆晓华蔡景张柱国张迎春南京航空航天大学民航学院南京211106 中国民用航空上海航空器适航审定中心上海200335

以中国民航近十余年运输类飞机鸟撞信息为数据源,利用混合威布尔函数拟合鸟撞能量分布,并应用列文伯格-马夸尔特(L-M)寻优算法得到更为精确的拟合分布参数估计值。对照安全性指标,通过鸟撞能量分布函数评估出现有鸟撞适航条款对机翼而... 详细信息

以中国民航近十余年运输类飞机鸟撞信息为数据源,利用混合威布尔函数拟合鸟撞能量分布,并应用列文伯格-马夸尔特(L-M)寻优算法得到更为精确的拟合分布参数估计值。对照安全性指标,通过鸟撞能量分布函数评估出现有鸟撞适航条款对机翼而言是具有充分性和适宜性的,对尾翼而言具有充分性但过于保守。以发生灾难性事故的安全性指标为依据,中国鸟情环境下机翼结构抗鸟撞鸟体质量最低适航要求为1.218 kg;同时验证了美国联邦航空局(FAA)在美国鸟情环境下提高机翼结构抗鸟撞鸟体质量最低适航要求的愿景(约3.6 kg),证明了基于两重两参数混合威布尔分布的鸟撞冲击能量统计分析方法的有效性及结果的可信度,为中国民航自主修订相关适航条款修订提供了理论依据和实践参考。

关键词：鸟情环境适航条款鸟撞能量分布评估充分性适宜性安全性指标

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航空发动机飞行状态噪声修正方法

航空发动机 2024年

作者：张海涛马晓宁中国民用航空上海航空器适航审定中心中国民航大学安全科学与工程学院

在适航审定实践中，通过结合基本型航空器飞行噪声数据和衍生型发动机噪声数据，同时从地面噪声向飞行状态噪声修正，以规避复杂大气条件等因素为试验带来的不确定性，最终评估整机噪声水平。为有效判断衍生型航空器的适航符合性，系统... 详细信息

在适航审定实践中，通过结合基本型航空器飞行噪声数据和衍生型发动机噪声数据，同时从地面噪声向飞行状态噪声修正，以规避复杂大气条件等因素为试验带来的不确定性，最终评估整机噪声水平。为有效判断衍生型航空器的适航符合性，系统梳理了导致发动机地面与飞行状态噪声差异的主要影响因素，建立了地面噪声向飞行状态噪声修正的方法。采用声线法消除大气不均匀性对远场声传播造成的影响，相比将大气视为均匀的传统修正方法提高了准确度。基于国际民航组织推荐方法的框架编写幅值、指向性变动和声衰减等影响因素相应的计算程序，利用CF34-10A发动机不同工况的地面风扇噪声和喷流噪声数据，采用该修正方法对不同起飞航迹下的飞越、横侧适航噪声符合性验证测点处的有效感觉噪声级进行了修正计算。结果表明：所建立的修正方法能够利用发动机地面静态试验噪声评估飞行状态噪声。

关键词：适航衍生型航空器飞行状态噪声修正航空发动机

基于长短期记忆神经网络模型的多步滚动预测方法

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科学技术与工程 2024年第19期24卷 8356-8361页

作者：蔡宁泊张程王伟中国民用航空上海航空器适航审定中心上海200335 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

飞机着陆阶段是各飞行阶段中风险最大的阶段之一,可能会遇到阵风、跑道入侵、硬着陆和跑道超限等不安全事件。较长的着陆距离会增加着不安全事件发生的风险。为了降低发生不安全事件的风险,利用长短期记忆(long short term memory,LSTM... 详细信息

飞机着陆阶段是各飞行阶段中风险最大的阶段之一,可能会遇到阵风、跑道入侵、硬着陆和跑道超限等不安全事件。较长的着陆距离会增加着不安全事件发生的风险。为了降低发生不安全事件的风险,利用长短期记忆(long short term memory,LSTM)神经网络捕获时间序列飞行数据对时间的依赖性,研究了一种多步滚动预测策略来预测飞机着陆距离以进行实时预警,飞机着陆预测模型用于预测着陆距离。结果表明:与单步预测相比,该方法可以更好地捕捉飞行参数的时间变化。通过多组仿真实验验证基于LSTM神经网络模型的多步滚动预测方法的准确性与有效性。

关键词：着陆阶段着陆距离 LSTM神经网络滚动预测