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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

航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价方法

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航空学报 2024年

作者：邹鹏杨钧超陈向明刘小川中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室

针对目前国内外航空飞行器结构强度验证过程中所需的物理试验技术成熟度缺乏清晰、量化评价的问题，开展针对航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价体系研究。构建了航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价体系框架，定义了航空... 详细信息

针对目前国内外航空飞行器结构强度验证过程中所需的物理试验技术成熟度缺乏清晰、量化评价的问题，开展针对航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价体系研究。构建了航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价体系框架，定义了航空飞行器结构强度物理试验关键/体系技术内涵、成熟度等级划分方法/确定方式、等级条件/评估方法以及评价流程等，并分别列举了典型应用案例。本文提出的技术体系及评价方法适用于航空飞行器各类结构强度验证过程中物理试验的成熟度定量评价，为航空飞行器结构强度专业清晰掌握相关技术成熟度等级、规划未来发展方向提供方法支持。

关键词：航空飞行器结构强度物理试验技术成熟度评价体系

基于PRSEUS构型翼身融合机体结构多学科优化设计方法与应用

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西北工业大学学报 2024年第5期42卷 818-827页

作者：田瑞王海燕聂小华罗利龙田宇彭涛中国飞机强度研究所陕西西安710065 强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065

针对翼身融合(BWB)布局机体结构承载效率低、结构增重以及高后置背撑发动机带来的大载荷和舱内噪声等问题,基于新型材料和新型高效承载结构(PRSEUS),开展以提高结构承载效率和轻量化为目标,兼顾气动、噪声、振动及工艺等多学科约束的非... 详细信息

针对翼身融合(BWB)布局机体结构承载效率低、结构增重以及高后置背撑发动机带来的大载荷和舱内噪声等问题,基于新型材料和新型高效承载结构(PRSEUS),开展以提高结构承载效率和轻量化为目标,兼顾气动、噪声、振动及工艺等多学科约束的非常规圆截面机体结构多学科优化设计方法研究。基于自适应代理模型构建技术建立了机体结构气动、噪声子系统性能分析代理模型,实现了对机体结构气动载荷、噪声性能的预测,并将气动、噪声性能的基本要求转化为几何尺寸及力学响应等约束条件,从而把多学科问题集成到一套有限元分析模型,配合高效数学规划法,解决了多学科高精度模型分析耗时问题,实现了翼身融合机体结构的多学科优化设计。通过机体结构有限元分析验证,在满足各学科约束条件前提下,结构的承载效率得到较大幅度提升,中央机体结构减质率达到了8.7%。

关键词：翼身融合多学科优化设计高效承载结构代理模型结构减质数学规划法

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混合边界矩形薄板静力问题解析研究

力学季刊 2024年第2期45卷 569-580页

作者：田宇常亮万春华聂小华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西安710065

本文利用Hamilton体系中的“辛-叠加”方法,基于弹性薄板理论,对两对边固支、另两对边中部固支两端简支这一混合边界条件矩形薄板静力问题进行了解析研究.首先基于Hamilton求解体系辛几何方法对对边简支这一经典边界条件矩形薄板问题进... 详细信息

本文利用Hamilton体系中的“辛-叠加”方法,基于弹性薄板理论,对两对边固支、另两对边中部固支两端简支这一混合边界条件矩形薄板静力问题进行了解析研究.首先基于Hamilton求解体系辛几何方法对对边简支这一经典边界条件矩形薄板问题进行了解析求解,然后以此为基本体系采用叠加法思想对两对边固支、另两对边中部固支两端简支这一复杂混合边界条件矩形板问题进行了求解,最后采用有限元数值模拟对本文方法的正确性和收敛性进行了验证.本文方法同时具备辛几何方法的理性和叠加法的规律性优点,其求解过程中无需预先假定解的形式,直接由弹性力学基本方程出发,通过逐步严格推导来获得解析解.该方法通用性强,可用于一些传统方法难以解析求解的矩形板问题中.

关键词：混合边界弹性薄板理论 Hamilton体系辛-叠加方法静力弯曲

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高超声速飞行器热-结构试验若干关键技术

机械科学与技术 2024年第6期43卷 1092-1100页

作者：秦强成竹蒋军亮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

热-结构试验是高超声速飞行器研制过程中不可或缺的环节。本文在给出热-结构试验内涵与特征的基础上,结合热-结构试验典型科目介绍,呈现了热-结构试验体系总体架构,为全面了解热-结构试验提供参考;其次重点分析了当前热-结构试验中亟待... 详细信息

热-结构试验是高超声速飞行器研制过程中不可或缺的环节。本文在给出热-结构试验内涵与特征的基础上,结合热-结构试验典型科目介绍,呈现了热-结构试验体系总体架构,为全面了解热-结构试验提供参考;其次重点分析了当前热-结构试验中亟待突破的时变超高温热载实现、局部热载大梯度模拟以及时/频域载荷协同等7大关键技术。

关键词：高超声速飞行器热-结构试验试验体系关键技术天地一致性

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基于人员和环境因素定量化的检测可靠性

航空学报 2024年第6期45卷 298-308页

作者：薛小锋赵淼龑杜倩宜冯蕴雯樊俊铃焦婷西北工业大学航空学院西安710072 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

飞机检查间隔的制定需要检测可靠性提供支持,然而检测可靠性的评估受到检测过程中诸多因素的影响。其中,人员、环境这2类因素具有多维指标且水平难以量化的特点,对其开展定量建模难度较大。针对该问题,在利用HF因子对2类因素影响进行量... 详细信息

飞机检查间隔的制定需要检测可靠性提供支持,然而检测可靠性的评估受到检测过程中诸多因素的影响。其中,人员、环境这2类因素具有多维指标且水平难以量化的特点,对其开展定量建模难度较大。针对该问题,在利用HF因子对2类因素影响进行量化评估的基础上,建立了考虑人员和环境影响的检测可靠性模型。首先,对HF因子开展特征分析并结合A400M检测数据提出其数学模型,同时采用考虑工作经验和作业光照而开展的检测试验数据进行验证。其次,通过模糊综合评价进行2类因素水平的综合量化;在此基础上,建立该综合量化结果与HF因子模型之间的映射关系。最后,以平板裂纹目视检测数据为例进行了应用分析,验证了模型的适用性和有效性。所提出的检测可靠性模型有潜力在保证结果准确性的前提下降低试验成本。

关键词：无损检测可靠性人员因素环境因素 HF因子模型

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基于波速区间的导波延迟累加损伤成像

振动与冲击 2024年第17期43卷 232-236,245页

作者：刘国强王莉王霞光黎玮刘钢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

延迟累加成像方法是导波损伤监测技术中的一种经典的损伤成像方法,但是其性能非常依赖于精确的导波波速。而在复杂工程结构中的精确导波波速往往难以获得,从而该方法的有效性会受到复杂工程结构的影响。针对上述问题,提出了基于波速区... 详细信息

延迟累加成像方法是导波损伤监测技术中的一种经典的损伤成像方法,但是其性能非常依赖于精确的导波波速。而在复杂工程结构中的精确导波波速往往难以获得,从而该方法的有效性会受到复杂工程结构的影响。针对上述问题,提出了基于波速区间的延迟累加成像方法。所提方法利用导波波速的估计区间,将导波损伤散射信号的一段用于延迟,并将该段延迟信号的最大值进行累加作为损伤成像值。通过对复合材料加筋板上不同位置损伤的识别,对所提方法的有效性进行了验证。试验结果表明,所提方法能对损伤进行准确识别,且在鲁棒性方面要优于延迟累加成像方法。

关键词：导波损伤成像复合材料结构健康监测延迟累加

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飞机结构健康监测策略研究

兵器装备工程学报 2024年第2期45卷 24-36页

作者：白生宝肖迎春刘国强黄博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

飞机全寿命周期结构健康监测技术的应用对提高飞机在役安全性和可靠性,提升地面维护效率,延长飞机使用寿命具有巨大的价值和效益,因而得到国内外的持续关注和研究。该技术在飞机上的应用已成为衡量飞机先进性的重要指标之一,而飞机结构... 详细信息

飞机全寿命周期结构健康监测技术的应用对提高飞机在役安全性和可靠性,提升地面维护效率,延长飞机使用寿命具有巨大的价值和效益,因而得到国内外的持续关注和研究。该技术在飞机上的应用已成为衡量飞机先进性的重要指标之一,而飞机结构健康监测标准规范与策略的制定是技术开展的首要任务。分析了航空制造业先进国家结构健康监测技术相关的标准规范,明确了制定标准规范的具体要求;通过总结国外结构健康监测技术最新研究进展,梳理了结构健康监测技术框架体系;针对我国飞机结构地面试验和服役环境2大应用场景的技术特点,明晰了我国结构健康监测的技术需求,并在此基础上,提出了我国飞机结构健康监测的总体架构和可供剪裁的技术实施策略。

关键词：结构完整性结构健康监测损伤检测监测策略

基于机翼变形主动反馈的航向载荷自适应加载技术研究

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机床与液压 2024年第20期 84-89页

作者：陈超王刚张柁中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室

机翼垂向大变形会导致航向载荷加载力线方向发生变化，引起附加载荷，从而影响试验加载精度。为了真实模拟机翼航向受载状态，航向载荷的施加需要根据机翼的变形实时调整加载方向，确保大变形下航向加载力线方向与实际受载方向始终一致... 详细信息

机翼垂向大变形会导致航向载荷加载力线方向发生变化，引起附加载荷，从而影响试验加载精度。为了真实模拟机翼航向受载状态，航向载荷的施加需要根据机翼的变形实时调整加载方向，确保大变形下航向加载力线方向与实际受载方向始终一致。为了满足试验要求，提出一种考虑机翼变形的主动反馈式双力控机翼航向自适应加载技术，基于机翼大变形的主动反馈，结合力的矢量合成原理，通过2个力控加载作动筒实时主动控制保证机翼航向加载的大小与方向，从而解决机翼大变形下航向载荷施加难题。通过设计模拟试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性。最后将所提技术成功应用于某型号稳定俯仰2.5g工况限制载荷静力试验。结果表明：此技术能够有效实现大变形机翼航向载荷的随动加载，提升了试验的加载精度。

关键词：机翼大变形自适应加载航向载荷主动反馈