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民机结构坠撞性能缩比实验方法研究

爆炸与冲击 2025年

作者：李肖成惠旭龙白春玉刘小川张欣玥韩鹤朝徐绯冯威杨先锋中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西省飞行器振动冲击与噪声重点实验室结构冲击动力学航空科技重点实验室西北工业大学航空学院北京航空航天大学航空科学与工程学院

缩比实验具有成本低，风险小，周期短等优势，在航空航天等领域得到了广泛应用。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6m/s... 详细信息

缩比实验具有成本低，风险小，周期短等优势，在航空航天等领域得到了广泛应用。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6m/s工况下坠撞实验，获得了全尺寸坠撞实验与缩比实验中机身结构关键位置处速度和加速度响应、地面撞击载荷响应以及局部关键部位的变形和破坏模式，并对其进行了对比分析。结果表明：缩比实验件与全尺寸实验件在框和立柱处的变形和破坏模式具有较好一致性。缩比结构对全尺寸原型结构的坠撞载荷峰值预测误差为14.4%，座椅加速度峰值预测误差为14.8%，横梁处加速度峰值预测误差为13.1%。缩比实验可以有效预测全尺寸原型结构的变形、破坏过程和关键部位动态响应，缩比实验可用于民机结构坠撞性能验证和评估。

关键词：冲击动力学民用飞机缩比理论坠撞性能实验方法

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机身壁板内压载荷强度试验方法研究

机械强度 2015年第5期37卷 972-977页

作者：臧伟锋董登科张海英中航工业飞机强度研究所西安710065

机身壁板内压载荷试验方法研究是飞机结构强度研究的重要内容。按照机身壁板内压载荷试验边界条件模拟的要求,分别对承受内压载荷机身壁板曲边和直边边界条件模拟方法进行了分析,确定了用气密端板模拟机身壁板曲边边界条件和用"D"字形... 详细信息

机身壁板内压载荷试验方法研究是飞机结构强度研究的重要内容。按照机身壁板内压载荷试验边界条件模拟的要求,分别对承受内压载荷机身壁板曲边和直边边界条件模拟方法进行了分析,确定了用气密端板模拟机身壁板曲边边界条件和用"D"字形夹具模拟机身壁板直边边界条件的强度试验方法。通过设计生产机身壁板试验件和试验装置,对该试验方法进行了验证试验。试验实测应力分布较为合理,且与理论解基本相符,证明了该方法的正确和有效性,可为承受内压载荷机身壁板结构选型试验提供参考。

关键词：机身壁板内压载荷边界模拟“D”字形夹具试验方法

基于振动疲劳损伤分析的飞机壁板结构加筋参数优选

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应用力学学报 2017年第4期34卷 691-697页

作者：李鹏马君峰王纯王建强中航工业飞机强度研究所五室西安710065

振动疲劳问题在飞机薄板结构中广泛存在,严重时甚至会引起蒙皮撕裂。基于损伤力学理论框架,利用Python语言对ABAQUS进行了二次开发,实现了振动疲劳损伤形成和演化的过程模拟。针对飞机典型加筋壁板结构进行了振动疲劳损伤分析,模拟了损... 详细信息

振动疲劳问题在飞机薄板结构中广泛存在,严重时甚至会引起蒙皮撕裂。基于损伤力学理论框架,利用Python语言对ABAQUS进行了二次开发,实现了振动疲劳损伤形成和演化的过程模拟。针对飞机典型加筋壁板结构进行了振动疲劳损伤分析,模拟了损伤演化过程,并对加筋高度参数进行了优选。结果表明:不同的加筋形式有不同的优选加筋高度,C型加筋高度为30mm时振动疲劳寿命最高,L型加筋高度为45mm时振动疲劳寿命最高。最后通过振动疲劳试验对仿真分析结果进行了验证,表明所选取的加筋参数能够提高结构的抗振动疲劳能力,振动疲劳寿命的最大误差为31.63%。

关键词：振动疲劳损伤力学飞机壁板加筋参数优选

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基于平均扩展速率的裂纹扩展模型

航空学报 2020年第11期41卷 343-352页

作者：兑红娜刘小冬王凡董江中航工业成都飞机设计研究所强度部成都610091

不同于基于线弹性断裂力学(LEFM)的经典裂纹扩展模型,基于平均扩展速率的裂纹扩展模型通过形式简单的经验公式来描述随机载荷谱下单位飞行小时的平均裂纹扩展,该模型将随机谱当作"当量常幅谱"处理,模型中仅有两个特征参数,反映了所有复... 详细信息

不同于基于线弹性断裂力学(LEFM)的经典裂纹扩展模型,基于平均扩展速率的裂纹扩展模型通过形式简单的经验公式来描述随机载荷谱下单位飞行小时的平均裂纹扩展,该模型将随机谱当作"当量常幅谱"处理,模型中仅有两个特征参数,反映了所有复杂的载荷顺序效应及其他影响。基于该模型,进一步提出速率类比法则,可基于试验谱下扩展速率对未试验谱下扩展速率进行合理预测。首先介绍了基于Frost&Dugdale公式和基于Paris公式的平均扩展速率模型的内涵及参数推导方法,然后通过典型机身框关键部位模拟件在多种随机谱下的疲劳试验数据对平均扩展速率模型和速率类比法则进行试验验证。经对比分析,推荐使用基于Paris公式的平均扩展速率模型。经验证,采用基于Paris公式的模型和速率类比法则,可实现随机载荷谱下裂纹扩展速率和寿命的高精度预测。同时,速率类比法则的准确度与理论参数推导时选取的经典LEFM模型有关。平均扩展速率模型和速率类比法则为外场飞机单机寿命监控提供了一种可靠的疲劳寿命预测方法。

关键词：裂纹扩展模型平均扩展速率速率类比法则 Frost&Dugdale公式 Paris公式

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机身壁板剪切试验方法研究

机械强度 2017年第6期39卷 1310-1314页

作者：臧伟锋苏少普张海英董登科中航工业飞机强度研究所西安710065

机身壁板剪切试验方法研究是飞机结构强度研究的重要内容,基于机身壁板剪切载荷的承力特性,给出了一种新的剪切试验方法。该方法采用"D"夹具和弓形角盒模拟机身圆筒结构,用合页连接"D"夹具和机身壁板组成单闭室盒段,以扭转单闭室盒段的... 详细信息

机身壁板剪切试验方法研究是飞机结构强度研究的重要内容,基于机身壁板剪切载荷的承力特性,给出了一种新的剪切试验方法。该方法采用"D"夹具和弓形角盒模拟机身圆筒结构,用合页连接"D"夹具和机身壁板组成单闭室盒段,以扭转单闭室盒段的方式施加剪切载荷。设计加工了机身壁板试验件和试验装置,并完成验证试验。验证试验实测应力分布较为合理,且与理论解基本相符,证明该试验方法是正确的和工程可行的。该方法避免设置与机身壁板尺寸相近的过渡段和加载段,减少装配工作量,节约研究成本,并已应用于民用飞机机身壁板剪切稳定性试验。

关键词：机身壁板剪切载荷边界模拟 “D”夹具弓形角盒剪切应力

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再生冷却结构超高温加热模拟试验研究

实验力学 2017年第6期32卷 827-832页

作者：张婕王琦张佳斌中航工业飞机强度研究所西安710065

再生冷却结构是超燃冲压发动机热防护的主要形式,具有重要的应用前景。本文根据超燃冲压发动机热防护技术需求,建立了再生冷却结构超高温加热模拟试验系统,解决了再生冷却结构在内部冷却液流动情况下单面承受高温高热流加热模拟问题。... 详细信息

再生冷却结构是超燃冲压发动机热防护的主要形式,具有重要的应用前景。本文根据超燃冲压发动机热防护技术需求,建立了再生冷却结构超高温加热模拟试验系统,解决了再生冷却结构在内部冷却液流动情况下单面承受高温高热流加热模拟问题。本文研制的集分水器,实现了再生冷却结构各流道流量的精确控制。利用该试验系统,顺利完成了再生冷却平板结构1500℃瞬态热试验。试验结果表明,该系统运行稳定可靠,试验结果可以作为再生冷却平板结构防热性能评定的依据。

关键词：再生冷却防热性能辐射加热温度流量超燃冲压发动机

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疲劳裂纹扩展试验用载荷谱简化方法研究

机械强度 2015年第5期37卷 845-848页

作者：张侃董登科陈莉中航工业飞机强度研究所西安710065

提出了一种新的分段加载方法,其可用于缩短飞机结构裂纹扩展试验周期。该方法基于低载截除技术,并结合含裂纹试验件的裂纹尖端应力强度因子情况,对裂纹扩展试验用随机载荷谱进行分析研究。随后,规划了典型壁板试验件进行试验验证,结果表... 详细信息

提出了一种新的分段加载方法,其可用于缩短飞机结构裂纹扩展试验周期。该方法基于低载截除技术,并结合含裂纹试验件的裂纹尖端应力强度因子情况,对裂纹扩展试验用随机载荷谱进行分析研究。随后,规划了典型壁板试验件进行试验验证,结果表明,在保证有效性的条件下,使用该方法能有效缩短试验时间(验证试验为27%),且验证试验件为全尺寸结构件,故该方法可以直接应用于机身壁板及其他飞机结构的裂纹扩展试验中。

关键词：低载截除技术分段加载法应力强度因子典型壁板

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基于组合传声器阵列方法的风扇宽频噪声

航空学报 2017年第12期38卷 24-38页

作者：许坤波乔渭阳常心悦银涛霍施宇西北工业大学动力与能源学院西安710072 中航工业飞机强度研究所西安710065

针对叶轮机械管道内宽频噪声模态分解以及声功率测量,基于组合传声器阵列方法对风扇管道宽频噪声进行了研究。与当前的成熟测量方法相比,该方法最大的优势是所需声压测点的个数大大减少,仅需要安装由单独一圈传声器和一排轴向传声器组... 详细信息

针对叶轮机械管道内宽频噪声模态分解以及声功率测量,基于组合传声器阵列方法对风扇管道宽频噪声进行了研究。与当前的成熟测量方法相比,该方法最大的优势是所需声压测点的个数大大减少,仅需要安装由单独一圈传声器和一排轴向传声器组成的麦克风阵列,这种优势在中高频管道宽频噪声测量上尤为突出。针对该方法的有效性和准确性进行了数值研究,并首次试验验证了该方法的精确性。在数值模拟中,人工模拟的声场是由几圈不相干的单极子声源激发产生的,模拟结果表明宽频噪声模态相干特性严重依赖于单极子声源的个数以及其紧凑性。当频率段内的管道模态近似完全不相干时,该方法可以准确地计算出入射声波的宽频噪声声功率,最大误差小于3dB。在风扇管道宽频噪声声功率计算方面,该方法与现有的成熟方法符合得很好,在入射声波的估计上,最大误差小于1dB,而在反射声波的测量上最大误差小于3dB。

关键词：模态阵列宽频噪声风扇叶轮机械

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基于压电开关分流电路的板振动半主动控制

机械科学与技术 2010年第10期29卷 1338-1341页

作者：陈春兰马君峰中航工业飞机强度研究所西安710065

研究了状态开关分流电路与同步开关分流电路的抑振原理和实现方法;设计出一种控制这两种开关开闭状态的控制器;分别选用这两种开关分流电路对板进行抑振实验,实验中状态开关分流电路和同步开关分流电路控制下板的第一阶稳态响应分别得到... 详细信息

研究了状态开关分流电路与同步开关分流电路的抑振原理和实现方法;设计出一种控制这两种开关开闭状态的控制器;分别选用这两种开关分流电路对板进行抑振实验,实验中状态开关分流电路和同步开关分流电路控制下板的第一阶稳态响应分别得到约13.4%和50.6%的降低效果;研究了同步开关分流电路的抑振效率与其电感的取值及开关的持续闭合时间之间的关系,实验证明了开关的最佳闭合时间为1/2振荡电路周期,而当电路振荡频率与结构振动频率比值间于10～50时,所对应的电感取值为其最佳取值范围。

关键词：半主动控制状态开关分流电路同步开关分流电路