应用锤击法的大型复合材料桁架结构段自由振动分析

复合材料桁架结构以其轻质和优异的力学性能应用于大型航天航空飞行器结构,其承载能力和振动特性是决定其应用效果的关键因素。本文考察了大型碳纤维/环氧复合材料方形截面桁架结构段的自由振动特性。采用锤击法实验测试得到了复合材料桁架结构段自由振动的模态和频率,并与有限元数值模拟结果进行对比分析,论证了锤击法测试振动特性在复合材料桁架结构上应用的可行性和准确性。     

纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元耐撞性多目标优化

为了提高纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元的耐撞能量耗散性能,在初始结构单元耐撞性分析的基础上,建立以结构单元中心承载圆柱体高径比、球形芯材短轴长轴比以及纤维缠绕复合材料表层壁厚比和缠绕角度为结构优化设计参数,以比吸能效率和冲击峰值载荷为评价指标的多目标优化模型。采用分级递进优化方法将多目标优化模型分解为两级单目标优化子模型,并通过有限元软件Abaqus得到不同子模型的碰撞响应。结合径向基函数构造近似函数模型,并采用第二代非劣排序遗传算法对结构优化设计参数进行两级递进求解,得到耐撞性能最优的结构单元。进一步开展的试验验证和破坏模式分析表明,优化设计后结构单元的耐撞吸能水平得到大幅提高,从而验证了该多目标优化分析模型的有效性。     

RTM工艺整体成型复合材料连接裙轴压性能

整体成型的固体火箭发动机复合材料连接裙有助于连接裙的减重及其使用性能的提高。本文采用RTM工艺制备出了全复合材料整体连接裙并对其进行了轴压承载性能考核。试验结果表明,RTM工艺整体成型的复合材料连接裙质量均匀,在设计载荷作用下,连接裙的轴向应变远小于0.5%的复合材料许用应变指标,连接裙的轴向表观结构刚度为40.9GPa。     

目标规划法在结构多目标优化设计中的应用

采用目标规划法对某实际工程结构的结构重量和翼梢位移进行了结构多目标优化设计。通过分析该工程结构的有限元模型，建立了其结构多目标优化的目标规划模型，并在给定载荷下利用拟合搜索策略对该模型进行了优化计算，得到了最满意结构尺寸。证明了目标规划法在实际工程结构多目标优化设计中应用的有效性。     

航天科技东方红五号卫星平台研制获突破性进展

<正>近日,东方红五号卫星平台(简称东五平台)结构静力星在试验场顺利通过了验收级和鉴定级静力试验。东五平台结构静力试验的顺利完成,标志着该平台研制突破了多适应性、高承载桁架式卫星平台等关键技术。参试结构静力星包括高承载桁架主承力结构、平台推进舱和服务舱。试验结果表明,东五平台结     

均布压力下T型连接极限承载特性试验研究

针对复合材料舵翼骨架与蒙皮连接,设计了两种T型连接结构,并对其在波浪砰击载荷作用下的极限承载特性进行了试验研究。根据结构承载特点,提取典型局部试验缩比模型,给出了均布压力下T型连接试验载荷等效方法。试验比较了两种T型连接的承载特性差异,研究了跨距对T型连接初始刚度、极限破坏载荷以及极限承载弯矩的影响规律。试验结果表明:构型A存在明显的初始破坏,但极限破坏载荷大于构型B;极限承载弯矩基本不随跨距改变,可作为不同跨距、不同构型T型连接优劣衡量标准。最后,基于试验结果、载荷等效与缩比原则,提出了T型连接承载特性评价方法。     

基于Kriging模型的环形桁架可展天线结构参数优化方法

针对传统结构动力学优化过程中求解效率较低的问题,以环形桁架可展天线结构参数优化为研究背景,在环形桁架可展天线结构的参数变量空间中,以试验设计方法选取样本点,通过有限元方法得到各个样本点的第一阶固有频率、固定载荷最大变形等响应值,利用样本点和响应值的关系建立Kriging近似模型进行优化算法的寻优,得到满足所有约束条件的最优解。结果表明,所得到的环形桁架可展天线第一阶固有频率、固定载荷最大变形的响应面呈现比较明显的非线性关系,基于Kriging模型的结构优化方法能比较准确地对环形桁架可展天线进行寻优设计。     

卫星中心承力筒结构优化设计研究

利用有限元软件ANSYS建立复合材料中心承力筒式卫星平台结构的参数化有限元分析模型,计算了整星结构振动模态,在此基础上对复合材料蜂窝夹层中心承力筒结构分析模型进行简化,在满足结构的强度、变形、振动和屈曲约束条件下,对承力筒结构进行优化设计,并对多种方案进行比较,提出的方法和思路为今后同类结构设计提供了参考。     

尾座式电动飞机复合材料机翼结构优化设计

以复杂地形地区物资快速投送平台设计为背景,开展尾座式电动飞机复合材料机翼设计研究。对机翼结构载荷进行分析,对机翼结构构件布置和铺层进行设计,形成复合材料机翼结构设计方案。建立复合材料机翼结构有限元模型,开展典型工况条件下的静力分析,得到机翼结构变形、应力和Tsai-Wu失效因子分布。采用分步优化策略,以机翼结构铺层厚度和铺层角度为设计变量,开展机翼结构质量优化计算,优化结果表明,优化后的机翼结构在满足强度和刚度要求下质量减轻约47.77%,可为尾座式电动飞机结构设计提供重要参考。     

喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计

喷嘴是产生高压水射流的关键部件,其结构形式对射流动力学性能有很大影响。以圆柱形喷嘴为对象,进行喷嘴结构对高压水射流的影响分析及结构参数优化设计。采用两相流计算流体力学模型进行喷嘴内外的射流流场分析。为节省计算资源,在优化设计时引入Kriging代理模型替代计算流体力学模型。分别采用改进的非劣分类遗传算法和基于分解的多目标进化算法进行单目标和多目标优化设计。研究结果表明:直线型喷嘴总体性能较优,凹型喷嘴的次之,凸型喷嘴性能最差。以直线型喷嘴为设计对象,以射流初始段长度和流量为目标,得到了单目标和多目标优化设计结果。单目标优化时,两个指标较基准外形分别提高14.71%和27.56%。多目标优化时,优化得到的半锥角处于[15.4°,89.8°]区间内。运用代理模型和进化算法的全局优化方法在进行喷嘴的优化设计时是有效的。     

A technique which combines modified pattern search methods with composite designs and polynomial constraints to solve constrained optimization problems

This paper presents a method of selecting design parameters which optimizes a specific measure (aircraft design example: minimum weight, maximum mission effectiveness) and guarantees designated levels of response in specified areas (such as combal ceiling, acceleration time). The method employs direct search optimization applied to a nonlinear functional constrained by nonlinear surfaces. The composite design technique is combined with regression methods to determine adequate surface representations with a minimum of required data points. A sensitivity analysis is conducted at the optimum set of design parameters to test for uniqueness.     

Polymer composite for antistatic application in aerospace

The phenomenon of static electricity is unpredictable, particularly when an aircraft flying at high altitude that causes the accumulation of static charges beyond a threshold value leading to the failure of its parts and systems including severe explosion and radio communication failure. The accumulation of static charges on aircraft is generated by the virtue of interaction between the outer surface of aircraft and the external environmental attributes encompasses air particles, ice, hail, dust, volcanic ash in addition to its triboelectric charging. In the recent years, advanced polymer-based composites or nanocomposites are preferred structural constituents for aircrafts due to their light weight and comparable mechanical properties, but such composite systems do not render low impedance path for charge flow and are subsequently vulnerable to effect of lightning strike and precipitation static. In this context, it is essential to develop conductive composite systems from non-conductive polymer matrix by nanofiller embodiments. The advent of carbon-based nanocomposite/nanomaterials have adequately addressed such issues related to the nonconductive polymer matrix and further turned into an avant-garde genre of materials. The current review envisioned to illustrate the detailed exploitation of various polymer nanocomposites in addition to especially mentioned epoxy composites based on carbon fillers like carbon black, carbon nanotube (single walled carbon nanotube and multi walled carbon nanotube) and graphene the development of antistatic application in aircraft in addition to the static charge phenomenon and condition for its prevalence in avionic systems.     

基于观测预测粒子滤波的雷达组网目标状态估计

雷达组网系统跟踪目标时,观测数据与目标跟踪状态成严重非线性关系,难以用卡尔曼滤波最优估计方法,处理非高斯非线性系统滤波估计问题的粒子滤波算法容易产生粒子退化问题。因此,使用观测预测粒子滤波算法解决这个问题,该算法基于观测似然进行重要性采样,结合一步预测信息计算粒子权值,保证了采样粒子处于高观测似然区,并充分利用了一步预测信息。仿真验证表明,将观测预测粒子滤波算法应用于目标状态估计,避免了粒子退化,收敛快,估计精度高。     

抗超高速撞击多层结构复合材料研究

本文介绍了抗超高速撞击多层结构复合材料的设计、制备和实验,并对结果进行了讨论,实验证明,以SiC陶瓷基复合材料为防护层、以空心微珠或多孔变密度复合材料为缓冲层、以编织物复合材料为结构层的多层结构复合材料,具有面密度低、抗撞击速度范围宽、抗撞击性能好的特点。     

型钢混凝土桁架转换层的监控与分析

对贵阳市某大楼型钢混凝土桁架转换层进行了施工期间的监控,并利用有限元分析软件ANSYS建立了带有型钢混凝土桁架转换层的结构有限元分析模型.针对工程中连接、构造和施工影响等相关因素进行有限元模型的对比分析,明确各因素对桁架受力的影响.结合施工阶段的监控数据,分析此工程中桁架受力状态的成因,为准确判断工程在正常投入使用后的...     

点火瞬态过程对复合固体推进剂力学响应特性的影响

根据一个有效的非线性粘弹模型,导出复合固体推进剂微分形式本构方程和应变速率关系式。分析表明点火瞬态过程中压强与推进剂应变、升压速率与推进剂应变速率之间呈线性关系,线性系数均为推进剂初始模量。     

导弹最优突防机动方式研究

将导弹的突防-拦截问题简化到某一平面上,基于此问题的非线性模型,确定了以突防导弹侧向机动为输入,拦截导弹脱靶量为输出的非线性状态方程.针对所研究问题的最优控制类型,构造了系统的Hamilton函数,并通过极大值原理,研究了在平面内导弹机动能力一定的情况下最优规避机动方式.对于简化后的系统线性模型,以机动方式的基波分量为输入,用伴随系统分析方法,通过拦截导弹脱靶量的稳态解,计算了最优的机动频率.     

复合材料层合结构的非线性传热分析

基于一阶热层合理论,考虑材料非线性的影响,建立了复合材料层合结构非线性传热分析的热层合理论及其有限元方程.通过数值算例研究了材料非线性对反对称复合材料层合板瞬态温度场的影响.