考虑沙尘颗粒冲蚀损伤的航空叶片寿命预估

作者： 游文俊   梅威威   王计真   杨强   詹志新   胡伟平   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 发动机叶片   疲劳损伤   冲蚀损伤   寿命预估   数值模拟  

描述： 在沙漠环境下，当航空发动机叶片和直升机桨叶在高速运行时，会吸入沙尘微粒使其撞击在发动机叶片或其他部位，造成冲蚀损伤。在循环载荷的作用下，冲蚀坑处往往形成疲劳源，会对材料的疲劳特性造成很大影响。本文基于连续损伤力学理论，建立了考虑沙尘颗粒冲蚀损伤钛合金叶片的疲劳寿命预测方法。首先，基于有限元显式计算，模拟沙尘颗粒冲击钛合金叶片，分析了冲蚀坑、残余应力、残余应变以及初始塑性损伤；其次，推导了疲劳损伤模型，以及相应的损伤力学数值算法；再次，编写VUMAT子程序，采用数值解法，对含冲蚀损伤的钛合金叶片进行寿命预估，最后，深入分析了不同冲蚀情况下，钛合金叶片的疲劳损伤及疲劳寿命。计算结果表明，冲击速度越大，轴向残余应力越大，材料的损伤速率越快；冲击角度越大，冲击凹坑深度越浅，叶片的疲劳寿命越高。该研究为发动机叶片在沙尘颗粒冲蚀影响下的疲劳损伤评定提供一种可行方法。

民机应急撤离实验与仿真研究进展

作者： 彭浩轩   刘小川   白春玉   惠旭龙   牟让科   来源： 航空工程进展 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 民机安全   模拟撤离实验   应急撤离   适航标准   数值仿真  

描述： 民机乘员的应急撤离是一种人-机-环境多系统耦合作用过程，涉及人员行为、客舱环境、灾害情况等复杂因素，客舱布局、人员属性、应急措施等均对应急撤离过程及结果有显著影响。由于应急撤离与民机安全性直接相关，运输类飞机适航标准规定44座以上的民用飞机需进行全尺寸应急撤离适航符合性演示试验，要求在指定环境条件下于90s内完成撤离过程。本文梳理了适航标准对民机应急撤离的要求，对应急撤离实验研究方法和数值仿真方法进行了总结归纳，并结合未来民机安全设计需求和相关技术的发展对应急撤离问题研究的发展趋势进行了展望。

航空材料的冲击疲劳问题研究进展与展望

作者： 郭玉佩   王彬文   杨强   白春玉   刘小川   来源： 航空工程进展 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 微观机制   试验   裂纹   航空材料   数值仿真   冲击疲劳  

描述： 材料的冲击疲劳问题在航空工程中大量存在，舰载机的弹射起飞、拦阻着舰都是典型的冲击疲劳问题。本文梳理了冲击疲劳概念的早期发展历程，综述了自2000年以来冲击疲劳领域的主要研究进展，包括材料冲击疲劳性能的主要影响因素、材料冲击疲劳试验方法、冲击疲劳的损伤表征和寿命预计以及冲击疲劳问题的数值计算方法等，指出材料的微观结构、边界条件、使用环境、冲击载荷类型等对冲击疲劳性能有显著影响。总结了航空工程中冲击疲劳问题面临的主要挑战，并结合未来工程结构设计的需求，展望了航空领域冲击疲劳技术的未来发展方向。

典型航空座椅/乘员系统水平冲击特性实验

作者： 杨欢   刘小川   白春玉   张宇   惠旭龙   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 水平冲击   假人   载荷传递路径   动态冲击响应   航空座椅  

描述： 为研究典型航空座椅/乘员系统的水平冲击特性和载荷传递规律，基于结构水平冲击实验台系统，综合考量脉冲波形、假人响应和座椅响应，模拟座椅/乘员系统水平动态冲击过程，测试和分析假人运动过程和运动轨迹、假人内部加速度和载荷响应、座椅结构典型部位加速度和典型部位应变等，并基于实验结果研究座椅/乘员系统动态冲击响应的变化规律。结果表明：假人头部运动显著，假人内部响应变化趋势与加速度脉冲波形相近，且假人骨盆加速度和腰椎载荷最大，受损概率最大；座椅和假人均具有两条载荷传递路径，载荷主要经过座椅后椅腿和假人腰椎部位；座椅结构整体处于弹性变形阶段，典型加速度的变化趋势与加速度脉冲波形相近，后椅腿及其与后椅管和扶手架连接处受载显著应变最大；座椅内部加速度和应变与对应标记点的Z向距离密切相关。

座椅约束下航空假人垂直冲击动态响应特性研究

作者： 冯振宇   杨永攀   贺永龙   马士成   解江   王亚锋   杨欢   来源： 工程力学 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空假人   动态响应   座椅   数值分析   参数化研究  

描述： 该文采用试验和仿真相结合的方法,研究垂直冲击下航空假人的动态响应特性。首先开展14 g和19 g滑台冲击试验,对比不同冲击载荷下航空假人的腰椎响应。然后建立航空假人/座椅约束系统分析模型并验证其有效性,研究椅背倾角、座椅俯仰角对乘员腰椎、座椅响应的影响。结果表明:19 g与14 g脉冲下的乘员腰椎峰值压缩载荷、椅盆峰值纵向摩擦力及椅盆峰值压力比值均大于加载脉冲峰值比值,因此腰椎压缩载荷、椅盆纵向摩擦力及椅盆压力对加载脉冲峰值均有放大效应,14 g脉冲持续时间长,腰椎的Y向峰值力矩大于19 g脉冲;乘员腰椎峰值压缩载荷、椅盆峰值压力与椅背倾角均呈2次函数关系,在椅背倾角为110°附近时,乘员的腰椎受伤的风险最大;乘员腰椎峰值压缩载荷、椅盆峰值压力随座椅俯仰角的增大而增大,呈2次函数关系,增长逐渐趋于平缓。

航空结构冲击动力学技术的发展与展望

作者： 刘小川   王彬文   白春玉   惠旭龙   陈熠   张宇   来源： 航空科学技术 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 起落架   航空结构   冲击动力学   离散源   适坠性  

描述： 航空结构冲击动力学主要关注军民机服役或运营过程中可能遭遇的典型冲击问题。按冲击场景分,主要包括飞机正常着陆/非正常着陆、飞鸟与冰雹等离散源撞击、发动机包容性、战斗损伤或客舱内的最小风险炸弹位置等;从研究对象分,主要包括材料级的动态力学性能、结构件级的能量耗散和动态响应、整机级的动态载荷与应力波传递等;从研究方法分,主要有理论建模方法、数值计算方法和试验研究方法等。航空结构冲击动力学专业主要研究结构在冲击载荷作用下的运动、变形和破坏规律,考虑这些载荷和结构耦合效应的动态响应分析方法,以及减缓或控制冲击损伤的设计方法,同时开发在实验室内再现这些冲击现象或验证结构设计的试验装置和试验方法。本文对结构冲击动力学航空科技重点实验室近年来的专业发展情况和主要研究工作进行总结,梳理了主要领域的研究热点,并展望了未来的发展重点。

航空结构冲击动力学技术的发展与展望

作者： 刘小川   王彬文   白春玉   惠旭龙   陈熠   张宇   来源： 航空科学技术 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 起落架   航空结构   冲击动力学   离散源   适坠性  

描述： 航空结构冲击动力学主要关注军民机服役或运营过程中可能遭遇的典型冲击问题。按冲击场景分,主要包括飞机正常着陆/非正常着陆、飞鸟与冰雹等离散源撞击、发动机包容性、战斗损伤或客舱内的最小风险炸弹位置等;从研究对象分,主要包括材料级的动态力学性能、结构件级的能量耗散和动态响应、整机级的动态载荷与应力波传递等;从研究方法分,主要有理论建模方法、数值计算方法和试验研究方法等。航空结构冲击动力学专业主要研究结构在冲击载荷作用下的运动、变形和破坏规律,考虑这些载荷和结构耦合效应的动态响应分析方法,以及减缓或控制冲击损伤的设计方法,同时开发在实验室内再现这些冲击现象或验证结构设计的试验装置和试验方法。本文对结构冲击动力学航空科技重点实验室近年来的专业发展情况和主要研究工作进行总结,梳理了主要领域的研究热点,并展望了未来的发展重点。

航空铆钉动态加载失效实验

作者： 解江   白春玉   舒挽   惠旭龙   刘小川   牟浩蕾   来源： 爆炸与冲击 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 铆钉   动态失效   本构方程   高速液压伺服试验机  

描述： 为研究航空铆钉连接元件在动态加载下的失效模式,依托高速液压伺服材料试验机,通过特殊设计的实验夹具,进行了6类航空铆钉在不同加载速度和不同加载模式下的动态失效实验,获得了铆钉元件在纯拉伸加载、纯剪切加载、30°拉-剪耦合加载和60°拉-剪耦合加载状态下的失效实验数据。实验结果表明,铆钉元件的失效模式和失效载荷与加载速度、载荷的作用形式密切相关,并基于实验结果拟合得到铆钉元件的失效本构参数,获得了可表征铆钉在一般情形下失效的本构方程。

航空结构动力学研究的进展与展望

作者： 刘小川   马君峰   白春玉   李凯翔   邹学锋   王彬文   张永杰   来源： 应用力学学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 振动疲劳   振动控制   动载荷   极端环境   飞机结构   结构动力学  

描述： 飞机服役过程中，会经历地面滑行、空中机动等复杂的动态过程，飞机结构与系统在这些动态过程中将经受各类动态载荷的单独或联合作用，由此产生的结构动力学问题与飞机的服役安全和乘员的乘坐品质等直接相关，是航空工程中的关键技术难题。本研究梳理了军用飞机结构完整性大纲和结构强度规范，以及运输类飞机适航规章中的结构动力学相关要求，给出了结构动力学在航空装备研制流程中的相互关系，并从载荷、结构、响应和控制的角度，对航空结构动力学研究的主要问题进行了分类。从振动疲劳寿命预计与舒适性评估、振动主被动控制、复杂与极端环境结构动力学等几个重点方面，对航空结构动力学研究现状进行了综述，并结合未来航空装备研制的需求和振动新兴前沿技术的发展方向，对航空结构动力学的未来发展方向进行了展望。

安全带对航空座椅及乘员冲击响应的影响

作者： 冯振宇   刘旭   林岚辉   杨永攀   解江   石霄鹏   肖培   李磊子   易朋飞   刘小川   白春玉   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 乘员保护   动态响应   数值分析   安全带   航空座椅  

描述： 以典型三联旅客座椅为研究对象，建立了经试验验证的航空座椅有限元模型，研究了安全带固定点位置、安全带刚度和安全带形式等参数的变化对座椅系统动态响应的影响。在水平冲击下，安全带固定点位置对乘员运动轨迹和椅腿受载的影响显著，后左椅腿和前左椅腿Z向受载均随着安全带角度的增加而减小。安全带固定点位置对安全带载荷的影响较小。安全带刚度对乘员运动轨迹、安全带载荷和椅腿载荷的影响均显著。随安全带刚度增大，其自身承受的载荷增加，乘员前移距离和椅腿受载均减小；此外，与两点式安全带相比，Y型安全带对乘员的约束效果更好，可减小头部X向峰值位移63 mm,头排座椅中可以考虑安装Y型安全带以减少座椅与隔板的安装距离。