通用飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐撞性分析與設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、通用飛機(jī)耐撞性仿真分析與抗墜毀設(shè)計(jì)技術(shù)是飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。本文以實(shí)際工程研究為背景，以瞬態(tài)非線性有限元分析技術(shù)為手段，研究了飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐撞性仿真和設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵問題。具體可歸納為如下幾點(diǎn)： 1) 文章首先討論了飛機(jī)結(jié)構(gòu)墜撞分析建模所涉及到的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了飛機(jī)結(jié)構(gòu)墜撞試驗(yàn)和仿真分析數(shù)據(jù)處理方法。 2) 引入全局近似模型構(gòu)造了結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)與設(shè)計(jì)變量之間的響應(yīng)面方程，利用遺傳算法對(duì)響應(yīng)面進(jìn)

2、行了優(yōu)化分析。提出了全局近似模型迭代和優(yōu)化分析的混合算法，提高了分析效率。 3) 引入子結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)對(duì)分析模型進(jìn)行自由度減縮。構(gòu)造了一種與保留模態(tài)加權(quán)正交的向量集，通過這組向量集容易實(shí)現(xiàn)自由-自由結(jié)構(gòu)的剩余柔度矩陣的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合飛機(jī)結(jié)構(gòu)墜撞問題的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的有阻尼結(jié)構(gòu)的自由界面子結(jié)構(gòu)綜合法。文章隨后還給出了一種具有普遍意義的實(shí)系數(shù)解耦變換方法，構(gòu)造了與這種變換方法相適應(yīng)的左、右加權(quán)正交向量集，并且在此基礎(chǔ)上提出

3、了實(shí)數(shù)域內(nèi)的有阻尼結(jié)構(gòu)自由界面子結(jié)構(gòu)綜合法。給出了與瞬態(tài)非線性有限元分析中廣泛采用的中心差分計(jì)算格式相容的子結(jié)構(gòu)綜合方程。算例分析表明，利用本文方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)碰撞分析，能夠大幅提高計(jì)算效率，也具有很好的計(jì)算精度。 4) 建立了帶油箱的機(jī)身框段墜撞分析模型。模型中考慮了燃油與油箱結(jié)構(gòu)的液/固耦合作用。通過仿真分析，揭示了墜撞環(huán)境下燃油量對(duì)機(jī)身各部分結(jié)構(gòu)的墜撞響應(yīng)和損傷的影響，研究了機(jī)身框段各部分結(jié)構(gòu)的能量吸收情況。給出了在應(yīng)急著陸

4、或可生存墜撞條件下飛行員所應(yīng)采取的應(yīng)急措施。 5) 開展了50％的Hybrid III型標(biāo)準(zhǔn)假人模型與我國普通乘員體格差異性研究，通過仿真分析算例比較了相同輸入條件下不同百分位的Hybrid III型假人模型頭部響應(yīng)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)了50百分位的Hybrid III型標(biāo)準(zhǔn)假人模型的適用性，并給出了相應(yīng)的建議。 6) 為了評(píng)價(jià)飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗墜毀性能對(duì)乘員的保護(hù)作用，建立了帶標(biāo)準(zhǔn)假人模型的全機(jī)墜撞有限元模型。比較了材料應(yīng)變率敏感性