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某型机翼燃油箱晃动分析及防晃结构优化

航空动力学报 2024年第8期39卷 293-301页

作者：唐祚旻姜春英鲁墨武裴秀果殷思羽沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航博自动化科技有限公司沈阳110045 沈阳多元机电设备有限公司沈阳110164

针对某型多隔仓机翼整体燃油箱,基于流体体积(VOF)方法模拟燃油晃动自由液面变化,分析了燃油箱在多工况下的燃油晃动特性;根据分析结果,选取肋板溢油口构型,串油孔直径与肋板数量为设计变量,以燃油质心相对位移幅值为优化目标,设计正交... 详细信息

针对某型多隔仓机翼整体燃油箱,基于流体体积(VOF)方法模拟燃油晃动自由液面变化,分析了燃油箱在多工况下的燃油晃动特性;根据分析结果,选取肋板溢油口构型,串油孔直径与肋板数量为设计变量,以燃油质心相对位移幅值为优化目标,设计正交实验设计,通过极差分析与方差分析法对油箱肋板构型进行优化,得出最优肋板构型。结果表明:VOF法可以准确有效的模拟燃油流动特性,燃油箱肋板可有效抑制燃油晃动;优化肋油箱与初始油箱对比,平均燃油质心相对位移幅值降低66.54%,最大位移幅值降低46.43%;燃油质心位移得到有效控制,机翼油箱的防晃效果得到提升。

关键词：液体晃动机翼整体油箱流体体积(VOF)方法正交实验肋板结构优化

基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

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中国机械工程 2024年第4期35卷 636-645,690页

作者：杨艺潇孙丹兰可心赵欢冯毓钟张杰一沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空宇航推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司贵阳550081 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015 中国航空发动机集团有限公司航空发动机动力传输航空科技重点实验室沈阳110015

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种... 详细信息

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。

关键词：刷式密封摩擦热效应摩擦副匹配性干涉量

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转向架用SMA490BW钢不同焊接区域裂纹扩展速率

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吉林大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 650-656页

作者：回丽金磊宋万万周松安金岚沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110034

研究了高速列车转向架用SMA490BW钢对接焊在不同应力比和不同焊接区域下的裂纹扩展速率,分析了SMA490BW钢焊接接头不同焊接区域和不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为。结果表明:在相同应力比下,SMA490BW钢不同焊接区域(焊核区、热影响区)... 详细信息

研究了高速列车转向架用SMA490BW钢对接焊在不同应力比和不同焊接区域下的裂纹扩展速率,分析了SMA490BW钢焊接接头不同焊接区域和不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为。结果表明:在相同应力比下,SMA490BW钢不同焊接区域(焊核区、热影响区)对裂纹扩展速率的影响不大;应力比对裂纹扩展速率的影响较大;在相同应力强度因子下,应力比R=−1时的裂纹扩展速率明显高于R=0时的裂纹扩展速率;应力比对Paris公式里的c参数的影响较大,对m参数的影响较小。

关键词：机械工程 SMA490BW钢焊接接头裂纹扩展速率应力强度因子

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碳纤维复合材料层合板三点弯曲疲劳性能

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 400-409页

作者：许良肖景厚宋万万周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳飞机工业(集团)有限公司53厂沈阳110034

对3种不同厚度的T700碳纤维复合材料多向层合板在2种应力比及3种应力等级下进行三点弯曲试验,对其三点弯曲静态与疲劳性能进行分析。采用不同方式对破坏后形貌进行观察。结果显示:材料厚度的增加使试样弯曲强度与模量增加,复合材料多向... 详细信息

对3种不同厚度的T700碳纤维复合材料多向层合板在2种应力比及3种应力等级下进行三点弯曲试验,对其三点弯曲静态与疲劳性能进行分析。采用不同方式对破坏后形貌进行观察。结果显示:材料厚度的增加使试样弯曲强度与模量增加,复合材料多向层合板的三点弯曲疲劳寿命与材料厚度成正比关系,与试验应力比、应力等级成反比关系。试样最终的疲劳破坏程度与疲劳寿命有关,疲劳循环数越多,层合板在横向和纵向的破坏越剧烈。同时,试样厚度越大,分层现象越明显,同时存在纤维拔出现象。

关键词：复合材料三点弯曲弯曲疲劳破坏形貌疲劳性能

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CFRP壁板螺栓填隙补偿连接过程变形及局部应力分析

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航空制造技术 2024年第16期 130-137页

作者：孟庆勋徐贺张辉刘超刘天培沈阳航空航天大学航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

碳纤维复合材料（CFRP）广泛应用于飞机壁板结构，受成型工艺限制，构件贴合面处会出现不同程度的装配间隙，在实际工程中间隙超过一定阈值时需要进行填隙补偿处理，加垫后壁板装配变形及应力集中情况复杂，影响后续飞机服役性能。对此... 详细信息

碳纤维复合材料（CFRP）广泛应用于飞机壁板结构，受成型工艺限制，构件贴合面处会出现不同程度的装配间隙，在实际工程中间隙超过一定阈值时需要进行填隙补偿处理，加垫后壁板装配变形及应力集中情况复杂，影响后续飞机服役性能。对此，进行填隙补偿后螺栓紧固顺序对CFRP壁板装配质量影响仿真分析和试验验证。经分析可知，壁板偏移为以右上端点为圆心向左下方的旋转变形。法向变形出现在壁板左右两侧和螺栓孔周围，改变螺栓紧固顺序法向变形值最大值减小约63.4%。紧固顺序对壁板整体应力分布情况影响较小，对螺栓孔周应力分布和壁板装配变形分布影响较大，对称性连接比按顺序连接更有优势。孔周应力分布与间隙跨度和间隙量密切相关，随着间隙量的提高，应力值和传递的范围逐渐增大。

关键词：填隙补偿 CFRP壁板紧固顺序装配变形应力分布

周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 57-66页

作者：苏国征孙丹王志李玉王文徐梅鹏沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航空发动机集团有限公司中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封... 详细信息

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封严环气弹稳定性的影响规律,分析了气动功在齿腔不同区域分布特性,揭示了周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响机理。研究表明,周向进气畸变可改变气动阻尼比,对篦齿封严环气弹稳定性影响较大。非对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先降低后增加再降低。对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先增加后降低,相对于非对称进气畸变,对称进气方式对气弹稳定状态影响较小。篦齿封严环在发生气弹失稳时,周向进气畸变对气动功影响最大的区域位于首级篦齿迎风区域,是流场周向压力均匀性最差的区域,周向进气畸变的影响随相对距离增加而降低;篦齿封严环所有齿腔底部的总气动功受周向进气畸变影响较大,在进行结构设计时可改变齿腔底部尺寸、形状等,以降低周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响。

关键词：篦齿封严环气弹稳定性周向进气畸变气动阻尼比能量法

铆接夹层间隙对单搭接铆接头振动疲劳性能的影响研究

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航空制造技术 2024年第16期 147-154页

作者：张辉潘新张永亮王辉白继鹏杜杰航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司

为了考虑装配间隙对单搭接结构振动疲劳性能的影响，利用ABAQUS软件建立了飞机发动机进气道局部结构金属铆接头的弹塑性有限元模型，采用Johnson–Cook失效模型模拟铆钉与被连接件的渐进失效行为，得到了不同装配间隙量的铆接头应力场... 详细信息

为了考虑装配间隙对单搭接结构振动疲劳性能的影响，利用ABAQUS软件建立了飞机发动机进气道局部结构金属铆接头的弹塑性有限元模型，采用Johnson–Cook失效模型模拟铆钉与被连接件的渐进失效行为，得到了不同装配间隙量的铆接头应力场分布与振动疲劳寿命。对单搭接铆接头进行振动疲劳试验，试验结果与仿真结果在疲劳寿命方面吻合较好，验证了数值模型的准确性。与无间隙模型相比，含间隙铆接试件各铆钉疲劳寿命降低了4.7%～18.0%，间隙的存在也导致了压铆过程中相邻铆钉间的挤压载荷传递，整体表现为铆钉与被连接板接触界面应力激增，导致有间隙铆接头残余应力场与无间隙铆接头残余应力场之间的差异，从而影响铆接头的振动疲劳性能。

关键词：多紧固件铆接单搭接接头装配间隙应力分布振动疲劳寿命

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钛合金温度/超声复合能场辅助成形及应用

塑性工程学报 2024年第4期31卷 219-226页

作者：高铁军闻祥捷冯卓乔勇刘青沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

基于材料在温度场下高温软化效应和超声能场下体积效应与表面效应,提出了钛合金温度/超声复合能场辅助成形方法,期望利用超声振动能场进一步提高钛合金钣金件热成形变形能力和成形质量,或者在相同成形质量下降低钛合金热成形温度。介绍... 详细信息

基于材料在温度场下高温软化效应和超声能场下体积效应与表面效应,提出了钛合金温度/超声复合能场辅助成形方法,期望利用超声振动能场进一步提高钛合金钣金件热成形变形能力和成形质量,或者在相同成形质量下降低钛合金热成形温度。介绍了温度/超声复合能场辅助成形原理与装置,分析了复合能场对钛合金板材力学性能、微观组织以及钛合金板与模具间摩擦的影响。在此基础上,将该方法应用到钛合金弯曲及复杂弯边件的成形中,并对成形质量及成形性能进行了分析。最后对复合能场辅助成形过程存在的问题及发展趋势进行了总结与展望。

关键词：钛合金温度/超声复合能场成形质量

自然时效态2198铝锂合金板材各向异性晶体塑性有限元模拟

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 125-132页

作者：上官赞鹏严天建张帅加浩胡民亢赵天章沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110135 沈阳飞机工业(集团)有限公司辽宁沈阳110034 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136

基于电子背散射衍射(EBSD)数据建立了自然时效态2198铝锂合金板材的晶体塑性有限元模型,并利用控制变量法研究了5个塑性基本参数(初始硬化模量、应变率敏感系数、参考应变率、初始临界分剪切应力和饱和流动应力)对塑性变形行为的影响,... 详细信息

基于电子背散射衍射(EBSD)数据建立了自然时效态2198铝锂合金板材的晶体塑性有限元模型,并利用控制变量法研究了5个塑性基本参数(初始硬化模量、应变率敏感系数、参考应变率、初始临界分剪切应力和饱和流动应力)对塑性变形行为的影响,通过引入代价函数,并对各个塑性参数进行优化,最终得到了能够描述自然时效态2198铝锂合金板材各向异性的塑性参数,所预测的沿RD和TD方向的应力-应变曲线与试验结果符合较好。通过晶体塑性有限元法,预测了自然时效态2198铝锂合金板材单向拉伸过程中晶体取向演变与12个滑移系对塑性变形的贡献。发现(111)[10-1]滑移系对自然时效态2198铝锂合金板材单向拉伸的塑性变形贡献最大。沿RD方向拉伸时,自然时效态2198铝锂合金板材出现强烈的[011]//TD织构。

关键词： 2198铝锂合金晶体塑性有限元法材料参数各向异性晶体取向演变滑移系