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全尺寸飞机结构疲劳试验数字孪生技术思考与探索 被引量:1
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作者 张海英 陈先民 董登科 《航空科学技术》 2025年第1期46-55,共10页
全尺寸结构疲劳试验是飞机模型研制验证的重要手段,其较长的周期制约了模型的验证反馈和服役使用,而数字孪生技术的引入有望变革试验模式,助力试验提质增效。结合国内全尺寸结构疲劳试验特点和现状,本文提出了疲劳试验数字孪生的内涵和... 全尺寸结构疲劳试验是飞机模型研制验证的重要手段,其较长的周期制约了模型的验证反馈和服役使用,而数字孪生技术的引入有望变革试验模式,助力试验提质增效。结合国内全尺寸结构疲劳试验特点和现状,本文提出了疲劳试验数字孪生的内涵和总体框架,介绍了数字孪生在试验全周期的应用场景,识别并分析了全周期数据获取与管理、多环节结构分析、及时准确的试验测量与监测、多重不确定因素量化更新、沉浸感可视化与交互等关键技术,结合机身段疲劳试验实例介绍了初步的探索工作,为疲劳试验数字孪生技术的发展指明方向。 展开更多
关键词 数字孪生 疲劳试验 疲劳断裂 贝叶斯更新
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虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展分析
2
作者 王冲 王祥硕 +3 位作者 范浩然 邱志平 张文丰 刘涛 《力学学报》 北大核心 2025年第9期2209-2222,共14页
针对火箭贮箱搅拌摩擦焊焊缝区域多裂纹萌生与扩展融合问题,基于有限元联合仿真技术与混合不确定性分析理论,提出了一种虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展融合分析方法.通过采用有限元软件对贮箱结构进行有限元分析并模拟贮箱底部... 针对火箭贮箱搅拌摩擦焊焊缝区域多裂纹萌生与扩展融合问题,基于有限元联合仿真技术与混合不确定性分析理论,提出了一种虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展融合分析方法.通过采用有限元软件对贮箱结构进行有限元分析并模拟贮箱底部焊缝区域共线多裂纹的扩展融合过程,系统分析了多裂纹动态演化行为及其应力强度因子变化规律,并揭示了多裂纹敏感参数对焊缝疲劳寿命的影响机制.在此基础上,考虑多源不确定性对多裂纹扩展寿命的影响,构建了随机-区间混合分析模型,其中材料参数的不确定性用随机变量表征,多裂纹尺寸参数的不确定性用区间变量进行表征,此时输入混合不确定性对于扩展寿命的影响可以通过响应的区间边界以及区间边界的随机特征进行描述.为进一步提高不确定性分析效率,通过训练BP(back propagation)神经网络模型以代替耗时的有限元仿真模型,实现了多源不确定因素影响下共线多裂纹扩展寿命的高效预测.最终,通过贮箱焊接结构共线多裂纹融合扩展的工程算例验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 多裂纹扩展融合 多源不确定性 混合分析模型 BP 神经网络
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卷首语
3
作者 王彬文 王彦鹏 《航空学报》 北大核心 2025年第21期I0001-I0002,共2页
中国飞机强度研究所(以下简称强度所)创建于“三线建设”的浩荡历史浪潮中,是我国航空工业唯一的飞行器强度研究与鉴定中心,是飞行器设计、制造、实验、试飞四大环节中承上启下、不可或缺的“第三棒”,肩负着国家赋予的强度理论探索者... 中国飞机强度研究所(以下简称强度所)创建于“三线建设”的浩荡历史浪潮中,是我国航空工业唯一的飞行器强度研究与鉴定中心,是飞行器设计、制造、实验、试飞四大环节中承上启下、不可或缺的“第三棒”,肩负着国家赋予的强度理论探索者、强度技术创造者、强度工具提供者、强度设计鉴定者四大使命,贯穿了飞行器研制与运维的全生命周期和全产业链条。今年是强度所建所60周年,一甲子风云激荡,强度人始终与祖国同向同行,与时代同频共振,勇担领先创新使命,扛牢兴装强军首责,绘就了“勇攀高峰、为国铸器”的壮美画卷,基本建成了国际领先的飞行器强度研究与鉴定中心。 展开更多
关键词 强度所 三线建设 航空工业 飞行器强度
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基于积木式方法的飞机结构抗鸟撞设计 被引量:1
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作者 索涛 李玉龙 《航空学报》 北大核心 2025年第5期372-394,共23页
在航空航天领域,飞行器在服役过程中难免遭受飞鸟的撞击,直接威胁着飞行安全,严重时甚至造成机毁人亡的灾难性事故。飞行器结构抗鸟撞设计时,冲击动力学问题的复杂性导致必须把设计、分析、数值仿真和试验验证有机结合起来。受结构材料... 在航空航天领域,飞行器在服役过程中难免遭受飞鸟的撞击,直接威胁着飞行安全,严重时甚至造成机毁人亡的灾难性事故。飞行器结构抗鸟撞设计时,冲击动力学问题的复杂性导致必须把设计、分析、数值仿真和试验验证有机结合起来。受结构材料动态性能及本构参数匮乏、试验方法及仪器装备能力不足等问题的制约,结构抗鸟撞设计周期长、效率低。近年来,西北工业大学冲击动力学研究团队围绕飞机结构抗鸟撞设计,基于积木式设计方法,在结构材料和鸟体动态性能及本构参数确定、连接结构动态失效行为、新概念抗鸟撞结构设计等方面开展了系列创新研究工作,并在国家重点型号飞机结构的抗鸟撞设计中得到了应用。 展开更多
关键词 抗鸟撞设计 积木式方法 撞击能量疏导 适航 材料动态本构及失效 连接动态行为
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动载荷识别物理嵌入式神经网络模型与方法 被引量:2
5
作者 杨智春 杨特 《航空学报》 北大核心 2025年第5期353-371,共19页
针对传统动载荷识别方法中频响函数矩阵求逆运算导致的不适定性问题,以及深度学习方法缺乏物理可解释性的局限,提出了一种全新的物理嵌入式神经网络(PENN)动载荷识别模型与方法。通过将结构动力学参数(如模态质量、模态刚度、模态阻尼等... 针对传统动载荷识别方法中频响函数矩阵求逆运算导致的不适定性问题,以及深度学习方法缺乏物理可解释性的局限,提出了一种全新的物理嵌入式神经网络(PENN)动载荷识别模型与方法。通过将结构动力学参数(如模态质量、模态刚度、模态阻尼等)直接嵌入神经网络中,构建出具有物理可解释性的PENN动载荷识别模型。PENN模型能够以正向计算过程直接识别动载荷的功率谱密度,避免了传统方法的频响函数矩阵求逆运算,并能够对其内部的物理参数进行自适应修正,保证了在先验物理参数不准确时仍能实现动载荷的高精度识别。详细阐述了方法机理、PENN模型构建规则、参数设定及训练流程,并对多种工况下的动载荷进行了数值仿真与实验验证,结果表明,本方法在动力学系统先验参数不准确和仅有1组训练样本的情况下,识别动载荷的皮尔逊相关系数均不低于95%,展现出较好的鲁棒性和工程应用潜力。 展开更多
关键词 动载荷识别 物理嵌入式神经网络 可解释神经网络 模态分析 参数校正 凸优化
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预紧力影响下的复合材料螺接连接件失效安全性分析 被引量:2
6
作者 贾宝惠 方嘉晨 +1 位作者 武涛 任鹏 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1290-1300,共11页
为了研究预紧力对复合材料连接件拉伸性能的影响,通过试验和仿真分析对碳纤维复合材料连接结构展开失效强度安全性分析。通过复合材料连接件拉伸实验分析研究了预紧力(1~6 kN)对连接件拉伸性能的影响。搭建了参数化随机仿真模型模拟拉... 为了研究预紧力对复合材料连接件拉伸性能的影响,通过试验和仿真分析对碳纤维复合材料连接结构展开失效强度安全性分析。通过复合材料连接件拉伸实验分析研究了预紧力(1~6 kN)对连接件拉伸性能的影响。搭建了参数化随机仿真模型模拟拉伸过程中工艺参数的分散性,并对复合材料连接件拉伸失效进行仿真。对连接件拉伸破坏和极限强度进行统计分析,利用基于威布尔分布的双可靠性指标安全强度评估方法,估计了特征强度、下限强度和不同可靠度置信度等级下的安全设计强度。结果表明:在1~6 kN内随着预紧力的递增,破坏载荷和极限载荷增加,较预紧力为1 kN时分别提高了18.7%和12.9%;比较双可靠性指标方法下的安全承载强度评估结果与安全系数法下的评估结果,不同预紧力下破坏安全承载强度和极限安全承载强度的平均值分别提高7.35%和20.51%,在保证安全的前提下减少了安全冗余设计,提高了材料利用率。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 预紧力 安全性分析 分散性
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基于各向异性相场模型的变刚度复合材料开孔板失效行为分析
7
作者 刘凯 王芳丽 +3 位作者 陈滨琦 陈向明 沈子实 童明波 《航空学报》 北大核心 2025年第21期387-401,共15页
针对变刚度复合材料开孔板的失效行为展开研究,通过其主应力分布拟合了曲线纤维的铺放路径,并构建了一个同时考虑各向异性和准脆性的相场模型,用以预测变刚度复合材料损伤演化行为。首先,在统一相场模型的基础上引入方向相关的裂纹面密... 针对变刚度复合材料开孔板的失效行为展开研究,通过其主应力分布拟合了曲线纤维的铺放路径,并构建了一个同时考虑各向异性和准脆性的相场模型,用以预测变刚度复合材料损伤演化行为。首先,在统一相场模型的基础上引入方向相关的裂纹面密度函数以刻画裂纹扩展过程中的各向异性特征。然后,构建了适用于混合失效模式的相场驱动力和损伤本构关系,从而使模型具备分析混合失效机制的能力。通过在UEL子程序中实现交替求解格式和构建单元分层结构,使得相场模型可以通过ABAQUS进行数值计算。为了验证相场模型的准确性与适用性,分别对直纤维和曲纤维复合材料的单边带缺口板进行损伤失效分析,结果表明该模型能够合理预测复合材料力学行为和裂纹扩展路径。最后,基于该模型开展了常刚度与变刚度开孔板的拉伸失效模拟与损伤演化分析。结果显示:各向异性相场模型表现出良好的模拟复合材料损伤演化与断裂的能力;以主应力方向为纤维路径设计的变刚度开孔板相较于常刚度开孔板拉伸强度显著提升。 展开更多
关键词 变刚度复合材料 相场模型 损伤分析 裂纹扩展 失效行为
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基于飞行参数的结构关键部位载荷孪生技术
8
作者 陈亮 黄蕾 +4 位作者 顾宇轩 郭聪 林可欣 管宇 宋健 《航空学报》 北大核心 2025年第19期96-105,共10页
为了有效监控飞机的健康,针对飞机服役过程中所受的复杂载荷条件,提出了基于飞行参数的结构关键部位载荷孪生技术。首先,基于相邻值填补、一维/多维数据异常检测、小波包分解和贝叶斯阈值去噪等方法完成光纤传感器数据优化治理;其次,基... 为了有效监控飞机的健康,针对飞机服役过程中所受的复杂载荷条件,提出了基于飞行参数的结构关键部位载荷孪生技术。首先,基于相邻值填补、一维/多维数据异常检测、小波包分解和贝叶斯阈值去噪等方法完成光纤传感器数据优化治理;其次,基于数据挖掘手段和线性回归法,建立了结构关键部位应变特征及相关参数提取方法;最后,针对影响飞机结构关键部位应变的相关飞行参数和特征,采用XGBoost模型训练相关飞行参数和特征到关键部位应变的映射关系,构建了飞行参数-应变的高精度孪生映射模型。高精度孪生映射预测模型以飞参和传感器数据作为原始输入,平均预测精度达到95%以上,能够高效准确对飞机结构健康状态进行监测。 展开更多
关键词 数字孪生 飞行参数 结构强度 映射模型 健康监控
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空天飞行器气动弹性问题研究进展
9
作者 苑凯华 田海涛 +1 位作者 付志超 刘凯 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期275-285,共11页
空天飞行器经历起飞、高速飞行、入轨到再入返回等阶段,承受严酷的气动力、热、氧、噪声等复合作用,同时作为具有使用价值的自由往返于大气层和轨道空间的飞行器对结构轻质化要求更高,结构刚度低,热气动弹性问题突出,这类问题直接影响... 空天飞行器经历起飞、高速飞行、入轨到再入返回等阶段,承受严酷的气动力、热、氧、噪声等复合作用,同时作为具有使用价值的自由往返于大气层和轨道空间的飞行器对结构轻质化要求更高,结构刚度低,热气动弹性问题突出,这类问题直接影响到空天飞行器的气动性能、飞行包络和结构安全性等。详细阐述了空天飞行器面临的典型气动弹性问题,着重介绍了热弹性变形对气动特性及飞行轨迹的影响、与热气动弹性耦合的吸气式发动机进气性能变化、热颤振问题、壁板动气动弹性问题、高温氧化下的热气动弹性问题、变体过程中的气动/结构/运动耦合问题等。结合空天飞行器分析和设计的需求,有针对性地综述了在热气动弹性分析的降阶模型、不确定性分析和风洞试验等方面的最新进展,并对后续发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 空天飞行器 热气动弹性 颤振 降阶模型 不确定性 风洞试验
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基于VVPM/GEBT耦合方法的旋翼悬停状态总距突增气弹载荷分析
10
作者 王鑫 张夏阳 +1 位作者 招启军 向锦武 《航空学报》 北大核心 2025年第16期170-186,共17页
为兼顾旋翼气弹耦合分析的计算精度和效率,发展了一种黏性涡粒子方法(VVPM)/几何精确梁理论(GEBT)紧耦合的气弹分析方法。在气动建模方面,采用VVPM方法和Leishman-Beddoes(L-B)动态失速模型来模拟旋翼的尾迹黏性流动和桨叶的非定常气动... 为兼顾旋翼气弹耦合分析的计算精度和效率,发展了一种黏性涡粒子方法(VVPM)/几何精确梁理论(GEBT)紧耦合的气弹分析方法。在气动建模方面,采用VVPM方法和Leishman-Beddoes(L-B)动态失速模型来模拟旋翼的尾迹黏性流动和桨叶的非定常气动特性,能同时考虑弹性变形的影响;在结构方面,基于GEBT方法发展了能考虑旋翼总距突增运动的非线性动力学方程。通过开展悬停状态旋翼定常/非定常气动特性对比分析,验证了耦合方法的高效和高精度特性。以BO105旋翼为研究对象,分析了悬停状态总距突增过程中桨叶的弹性响应特性及其对旋翼气动特性的影响。结果表明:初始总距较大较易引发动态失速现象,导致桨叶低头力矩迅速增大、剖面翼型法向力系数减小,使旋翼的拉力超调现象减弱;在总距突增结束时刻,弹性桨叶相较刚性桨叶出现更大范围的拉力超调区域,从而导致弹性旋翼的拉力超调现象比刚性旋翼更为严重。通过旋翼涡流场分析捕捉到了尾迹的延迟脱落现象,揭示了桨盘平面诱导速度滞后造成的旋翼拉力超调现象。 展开更多
关键词 黏性涡粒子方法 几何精确梁理论 总距突增 气弹耦合 结构载荷
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基于试验-仿真融合的振动应力PSD重构与疲劳寿命预测方法
11
作者 刘继军 张立 李凯翔 《振动与冲击》 北大核心 2025年第23期40-46,151,共8页
针对结构振动试验中仅能获取应力均方根(root mean square,RMS)值而缺失功率谱密度(power spectral density,PSD)数据的问题,提出一种试验-仿真融合的振动应力PSD重构方法。该方法通过模态试验修正有限元模型,结合实测模态阻尼与RMS约... 针对结构振动试验中仅能获取应力均方根(root mean square,RMS)值而缺失功率谱密度(power spectral density,PSD)数据的问题,提出一种试验-仿真融合的振动应力PSD重构方法。该方法通过模态试验修正有限元模型,结合实测模态阻尼与RMS约束优化,实现高精度PSD重构。基于航空组合件在宽带随机振动(20~1000 Hz)下的试验验证表明:重构PSD与试验PSD在谱型(主频误差<2%、幅值误差<5%)和RMS值上均高度吻合;采用24种载荷谱模型的疲劳寿命预测最大误差为10.2%,其中18种模型误差低于3.28%。以某机载液压驱动装置为例,验证了该方法在结构优化中的实用性,显著减少实物试验迭代次数。 展开更多
关键词 振动应力PSD重构 试验-仿真融合 频域疲劳分析 结构优化设计 机载液压设备
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基于环形阵列相控阵的结构损伤扫描定位方法研究
12
作者 常琦 贺代兵 +2 位作者 徐勇 赵恒 高鹤明 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期284-290,325,共8页
基于Lamb波相控阵原理的结构损伤定位方法由于其灵敏度高的优点受到广泛关注。针对目前线性压电传感器阵列基于相控阵原理的结构损伤定位方法中的定位盲区及虚假成像问题,提出了环形阵列相控阵损伤扫描定位方法。通过结构中央环形布置... 基于Lamb波相控阵原理的结构损伤定位方法由于其灵敏度高的优点受到广泛关注。针对目前线性压电传感器阵列基于相控阵原理的结构损伤定位方法中的定位盲区及虚假成像问题,提出了环形阵列相控阵损伤扫描定位方法。通过结构中央环形布置传感器阵列,采用环形循环激励依次扫描的相控融合定位方法减小定位盲区、避免虚假成像,实现对结构全方位损伤定位成像,并采用概率成像方法提高了定位精度,最后通过试验验证了该方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 LAMB波 环形阵列 相控阵 全方位监测 概率成像
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热力作用下铝合金结构应力及强度研究
13
作者 何志全 邱慧慧 +2 位作者 孙瑀珩 郭玉杰 魏小辉 《机械强度》 北大核心 2025年第5期140-151,共12页
飞机缝翼在服役过程中会受到热载荷和气动力的共同作用,并对结构的安全产生影响。以缝翼结构中广泛使用的典型铝合金结构作为主要研究对象,采用试验和有限元方法研究其在热力作用下的应力分布及结构强度。首先,为了探究温度对材料特性... 飞机缝翼在服役过程中会受到热载荷和气动力的共同作用,并对结构的安全产生影响。以缝翼结构中广泛使用的典型铝合金结构作为主要研究对象,采用试验和有限元方法研究其在热力作用下的应力分布及结构强度。首先,为了探究温度对材料特性的影响,分别进行了4组不同温度状态下2024-T62矩形薄板的线性拉伸试验和开孔薄板的高温拉伸破坏试验,试验表明,高温环境对材料弹性模量有折减作用,并且在190℃环境下,试验件的承载强度下降了15%。因此,考虑温度对材料参数的折减作用可以建立更为精确地预估结构强度的模型。其次,针对铝合金零件及结构的热应力问题,分别以铝合金薄板和简化的缝翼结构为对象,进行热力共同作用下的试验和仿真,建立了一套热力共同作用下的建模方法及热应力测量的试验技术,铝合金薄板的仿真与试验结果对比误差最大为10%;简化的缝翼结构热应力仿真与试验结果对比的趋势较好,最大误差为20%。此外,通过该试验还发现热应力对边界条件的设置尤为敏感,对于约束复杂的模型,需要扩大建模范围至边界条件稳定处才能模拟实际热应力的作用。 展开更多
关键词 铝合金 温度依赖性 热力共同作用 热应力 结构强度 有限元分析
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胶粘结构参数对连接失效性能影响的理论与试验分析
14
作者 丘铭军 王涛 +5 位作者 计江 贾一鸣 王晨 洪军 王社昌 林起崟 《机械强度》 北大核心 2025年第9期102-112,共11页
为提高重型机械和航空航天装备粘接结构装配连接性能,构建了基于内聚力单元的胶粘结构连接失效破坏数值分析模型。分析了结构拉剪破坏过程中不同载荷时刻下胶层剪切应力分布的演变规律,研究了不同结构参数下极限失效载荷与结构刚度的变... 为提高重型机械和航空航天装备粘接结构装配连接性能,构建了基于内聚力单元的胶粘结构连接失效破坏数值分析模型。分析了结构拉剪破坏过程中不同载荷时刻下胶层剪切应力分布的演变规律,研究了不同结构参数下极限失效载荷与结构刚度的变化规律,并开展了拉伸剪切破坏试验。结果表明,不同载荷时刻下胶层剪切应力分布从刚开始的U形逐渐变为M形,最后过渡为近似倒U形;增加胶层长度或宽度,极限失效载荷及结构刚度均会随之增大;随着胶层厚度或基底厚度的增加,极限失效载荷变化幅度较小;结构刚度则大致随着胶层厚度的增加而减小,随着基底厚度的增加而增大。 展开更多
关键词 胶粘连接结构 装配界面胶粘强度 内聚力单元 粘接应力 极限失效载荷
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变后掠翼的气动弹性特性分析
15
作者 安效民 高昕 +2 位作者 屈佑文 张熹阳 李广宁 《力学学报》 北大核心 2025年第12期3019-3031,共13页
可变后掠角机翼是一种典型的变体翼,通过在高速时采用大后掠角构型,在低速时采用小后掠角构型,来适应不同的飞行环境、改善空气动力学特性.本文针对变后掠翼的气动弹性问题,首先基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)格式,发展了一种滑移网格建模... 可变后掠角机翼是一种典型的变体翼,通过在高速时采用大后掠角构型,在低速时采用小后掠角构型,来适应不同的飞行环境、改善空气动力学特性.本文针对变后掠翼的气动弹性问题,首先基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)格式,发展了一种滑移网格建模方法,对旋转变后掠翼变形过程中的非定常气动力进行了计算;之后基于CFD/CSD耦合方法,建立了变后掠翼的气动弹性求解模型,对匀速变后掠角过程中机翼的气动弹性特性进行了计算,分析了弹性机翼变后掠过程中的非定常效应及其对机翼气动弹性特性的影响.发现匀速变后掠运动中,由于机翼的扭转变形,局部攻角有减小的趋势,并且在机翼中部位置攻角减小量最大,约为0.1°;变后掠运动开始时,机翼产生振动,随后振动衰减,机翼振动衰减后的压力系数与相同后掠角下固定构型的静气动弹性的压力系数差距最大处超过10%;而对于机翼的气动力系数,这个差距在2%以内;机翼振动衰减后,机翼的变后掠运动产生的非定常效应会导致机翼表面压力系数产生不同程度的变化,后掠角增大的运动使得在靠近翼根附近机翼表面负压区扩大,而在靠近翼梢附近机翼表面负压区减小. 展开更多
关键词 变体飞行器 CFD/CSD耦合 变后掠角 非定常效应 气动弹性
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考虑磨损的十字轴式万向联轴器可靠性评估 被引量:1
16
作者 赵维涛 武章晖 《沈阳航空航天大学学报》 2025年第4期1-6,共6页
为了避免万向联轴器因磨损导致传动效率下降甚至破坏的问题,基于Archard模型和Hertz接触理论对磨损量进行计算。结合动力学仿真给出输出端角速度变化幅度和磨损量之间的函数关系,进而建立可靠度及灵敏度计算模型。结果表明,磨损量越大,... 为了避免万向联轴器因磨损导致传动效率下降甚至破坏的问题,基于Archard模型和Hertz接触理论对磨损量进行计算。结合动力学仿真给出输出端角速度变化幅度和磨损量之间的函数关系,进而建立可靠度及灵敏度计算模型。结果表明,磨损量越大,输出端角速度的波动越大,当磨损量超过一定值时,输出端角速度的波动出现明显激增;随着磨损量增大,可靠度逐步下降,可靠度对各随机变量的灵敏度均为负值,其中参数K_(H)的灵敏度最大。因此,在定期监测磨损量和输出端角速度变化幅度的同时,应采取适当工艺手段提高材料硬度和使用优质润滑油等措施降低K_(H)的均值和离散性。 展开更多
关键词 可靠性 万向联轴器 磨损 动力学仿真 灵敏度
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飞行器数字强度孪生中的不确定性技术
17
作者 王逸飞 曹戈勇 +1 位作者 曹阳 王晓军 《航空学报》 北大核心 2025年第19期41-84,共44页
航空工业的迅猛发展为新一代飞行器的全生命周期管理(设计、制造、运维)提出了时效化、精细化、智能化的三重挑战。数字孪生作为第四次工业革命的使能技术,凭借其实时交互、多源异构数据融合与高保真建模等特性,已成为飞行器结构健康监... 航空工业的迅猛发展为新一代飞行器的全生命周期管理(设计、制造、运维)提出了时效化、精细化、智能化的三重挑战。数字孪生作为第四次工业革命的使能技术,凭借其实时交互、多源异构数据融合与高保真建模等特性,已成为飞行器结构健康监测与性能预测的核心解决方案。然而,飞行器研制过程中存在的材料性能分散性、加工制造公差以及服役期间面临的结构意外损伤、复杂载荷扰动等多源不确定性因素,对飞行器数字强度孪生的可信度提出了严峻挑战。针对飞行器在设计论证、生产制造、服役运行、维护保障等全生命周期中产生的多维度不确定性问题,结合飞行器载荷高精度辨识与结构损伤高置信诊断等关键技术需求,提出了飞行器数字强度孪生的概念体系与技术框架。面向数字强度孪生系统的工程化实现,系统性地梳理了分布式传感器网络构建、高性能计算平台集成、多源数据融合与模型动态更新等关键技术,为数字强度孪生的工程应用与不确定性问题高效求解提供了坚实的软硬件基础。基于数字强度孪生对交互实时性、模型保真度和分析精细化的核心需求,以不确定性数字强度孪生体为研究对象,深入剖析了飞行器载荷孪生、结构损伤状态孪生、力学行为与性能孪生3大核心过程中的不确定性传播机理、关键技术路径以及未来发展方向。 展开更多
关键词 数字强度孪生 不确定性 数字孪生系统 载荷孪生 结构损伤状态孪生 力学行为与性能孪生
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孔边裂纹缺陷的Lamb波S0模态增量散射
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作者 周书辰 陈鑫 +3 位作者 刘宏业 张旭 孙茂循 田振华 《声学学报》 北大核心 2025年第6期1524-1536,共13页
针对航空铝合金结构中孔边裂纹的结构健康监测问题,考虑紧固孔初始结构特征对Lamb波主动监测基线信号的影响,开展孔边裂纹缺陷的Lamb波S0模态离面位移增量散射研究。首先,从各向同性板的基本控制方程出发,通过将位移场用勒让德正交多项... 针对航空铝合金结构中孔边裂纹的结构健康监测问题,考虑紧固孔初始结构特征对Lamb波主动监测基线信号的影响,开展孔边裂纹缺陷的Lamb波S0模态离面位移增量散射研究。首先,从各向同性板的基本控制方程出发,通过将位移场用勒让德正交多项式展开,并将物性参数表示为空间位置函数,推导了各向同性弹性板中Lamb波模态耦合的特征方程,系统揭示了Lamb波S0模态与A0模态离面-面内位移的耦合机理。然后,构建超声Lamb波与孔-槽缺陷相互作用的线性三维有限元模型,发展结合频散损耗与几何传播损耗的联合补偿算法,并基于基线相减法提出周向增量散射系数计算方法。最后,搭建扫描激光测振实验系统,对不同激励频率和入射角度下的S0模态远场散射离面位移进行高精度表征。仿真与实验结果一致表明:孔边裂纹对S0模态的增量散射分布幅值和指向性具有显著影响,特别是在Lamb波沿平行于裂纹方向传播时更为敏感。此外,研究还揭示了孔边裂纹缺陷的Lamb波反向散射机制。 展开更多
关键词 LAMB波 激光测振仪 增量散射 裂纹
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飞翼布局飞行器体自由度颤振地面试验
19
作者 王彬文 宋巧治 陈浩宇 《航空学报》 北大核心 2025年第21期60-69,共10页
飞翼布局飞行器由于短周期模态频率较高,容易与结构的低阶弹性模态耦合从而引发体自由度颤振问题。针对当前体自由度颤振试验手段存在的不足,提出飞翼构型地面颤振试验方法,通过多激振器协同激励模拟结构刚体与弹性模态非定常气动力,实... 飞翼布局飞行器由于短周期模态频率较高,容易与结构的低阶弹性模态耦合从而引发体自由度颤振问题。针对当前体自由度颤振试验手段存在的不足,提出飞翼构型地面颤振试验方法,通过多激振器协同激励模拟结构刚体与弹性模态非定常气动力,实现体自由度颤振地面测试,建立基于计算流体力学(CFD)与面元法混合建模的刚弹耦合非定常气动力影响系数矩阵重构方法,可考虑机体厚度等效应影响,同时模型计算效率与常规面元法相当,满足体自由度颤振仿真分析及地面试验的要求,搭建了试验系统并针对飞行试验模型开展了地面试验,地面试验结果与飞行试验结果对比,颤振边界及颤振形态均吻合良好,证明了该技术在刚弹耦合气动弹性领域应用的可行性。 展开更多
关键词 体自由度颤振 地面颤振试验 非定常气动力重构 计算流体力学 面元法
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军校飞机结构强度虚拟仿真实验教学探索与实践
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作者 安涛 张腾 何宇廷 《科技风》 2025年第26期22-24,共3页
军队院校的航空宇航学科承担着航空兵部队新质战斗力生成与高素质人才培养的重任,“飞机结构强度”作为核心骨干课程,其教学质量直接关系学员打赢能力的培养效果。本文先介绍了课题研究背景;然后分析了传统实验教学中存在的主要问题;之... 军队院校的航空宇航学科承担着航空兵部队新质战斗力生成与高素质人才培养的重任,“飞机结构强度”作为核心骨干课程,其教学质量直接关系学员打赢能力的培养效果。本文先介绍了课题研究背景;然后分析了传统实验教学中存在的主要问题;之后结合在“飞机结构强度”课程虚拟仿真实验教学的实践经验,针对虚拟仿真实验体系设计与内容设计,对深入挖掘虚拟仿真教学资源、努力夯实学员理论知识和实践技能、完善虚拟仿真实验关键特性等提出了一些可行性做法。实践表明,虚拟仿真实验教学可以明显提高学员学习的兴趣和参与感,并进一步提升教学质效。旨在通过以上探索和实践过程,为培养备战打仗型高素质专业人才贡献力量。 展开更多
关键词 飞机结构强度 虚拟仿真实验 军队院校
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