刘振东
- 作品数：7 被引量：42H指数：5
- 供职机构：西北工业大学航空学院更多>>
- 发文基金：陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术一般工业技术交通运输工程机械工程更多>>
- 轻型复合材料机翼铺层优化设计与分析被引量：18
- 2015年
- 在给定全复合材料机翼结构几何外形尺寸条件下,以最高载荷/质量比(P/W)为目标,提出了一种复合材料机翼铺层优化设计与分析方法。主要进行了三方面优化工作:铺层厚度优化、铺层比例优化以及铺层顺序优化。首先,在初始结构方案的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对复合材料层合板进行结构优化,得到了复合材料层合板铺层厚度与铺层比例。然后,插值拟合生成结构性能(即P/W)在设计区域的空间分布曲面,量化材料分布对结构性能的影响,得到了最佳材料分配比例,为分析复合材料铺层提供了新方法。最后,根据已经得到的铺层厚度和铺层比例方案,运用遗传算法对铺层顺序进行优化,得到最优铺层方案。根据最终优化的铺层设计方案,加工制造机翼样件并完成了试验验证。数值模拟结果与试验结果非常吻合,其中,破坏载荷的相对误差为-1.91%,结构刚度的相对误差为1.10%。与初始设计相比,载荷/质量比提高了70.23%(忽略翼梢小翼),证明本文优化工作的合理性与有效性。
- 冯雁郑锡涛吴淑一刘振东
- 关键词：结构优化遗传算法
- 无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证
- 为提高全复合材料机翼的载荷/质量比，本文提出了一种能够有效预测复合材料机翼极限载荷的有限元模拟方法，同时建立了能够有效提高机翼结构效率的结构设计方案。首先，基于薄壁工程梁理论，对复合材料机翼进行了理论分析，并对机翼的结构...
- 刘振东郑锡涛冯雁张迪
- 关键词：复合材料结构有限元模型
- 无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证被引量：8
- 2016年
- 为提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量的比值(载荷/质量比),提出了一种预测全复合材料机翼极限载荷的有限元模拟方法,并建立了提高机翼结构效率的结构设计方案。首先,基于薄壁工程梁理论,对全复合材料机翼进行了理论分析,并对全复合材料机翼的结构形式与铺层形式进行了初始设计;然后,基于初始机翼的试验数据,利用ABAQUS建立了4种不同的有限元模型,通过对比得到了最佳数值模拟方法;接着,建立了14种结构布局形式,并为每种结构形式赋予不同的铺层方案,形成了117个机翼设计方案,对比了各个结构形式的载荷/质量比以及工艺因素;最后,制造了全复合材料机翼并进行了试验验证。结果表明:双工字梁结构为最佳机翼结构布局形式,具有较高的承载效率;模拟载荷与试验值之间的相对误差仅为1.91%,验证了有限元模型的正确性;机翼的载荷/质量比达到了24.17N/g,相对于初始设计提升了30.65%。所得结论表明设计方法有效。
- 刘振东郑锡涛冯雁张迪
- 关键词：复合材料结构有限元模型
- 轻型复合材料泡沫夹层机翼结构设计与分析被引量：8
- 2013年
- 在给定外形尺寸的设计要求下,提出1种全复合材料轻型机翼结构设计模型。首先,采用薄壁工程梁理论,对2种机翼剖面构型(单闭室和三闭室)在三点弯曲载荷条件下,进行了正应力与剪应力分布计算。并对初始设计方案机翼进行了三点弯曲载荷下的加载破坏试验,随后选取了ABAQUS软件中1种适合于此类机翼模型的数值模拟方法,建立了机翼结构数值分析模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好。以破坏载荷作为衡量机翼结构极限承载能力的指标,以载荷/质量比作为衡量机翼结构效率的指标,设计了4种结构类型,10个方案的全复合材料机翼结构模型,并对每种方案进行了有限元分析。最后提出了1种在三点弯曲试验条件下,满足设计要求,并且承载能力强、结构效率高的全复合材料轻型机翼结构设计方案。
- 张驰郑锡涛刘振东
- 关键词：复合材料机翼载荷
- 大型复合材料构件固化变形分析方法研究进展被引量：7
- 2015年
- 大型复合材料结构能够减轻结构重量、减少零件数量,降低装配和使用成本,在航空航天领域得到广泛应用。但其固化变形会导致一定的形状误差,难以满足无应力装配的需求,因此有效预测大型复合材料构件固化变形尤为重要。经过国内外学者的长期研究,已经建立了较为完善的理论基础,但在工程实践应用中尚有待提高。
- 郑锡涛刘振东梁晶
- 关键词：复合材料构件复合材料结构航天领域工程实践
- 固化残余应力对无人机复合材料机翼强度的影响被引量：5
- 2022年
- 复合材料的力学性能与复合材料的固化过程密不可分。复合材料在固化过程中,由于树脂固化收缩、纤维与基体之间的热膨胀系数不匹配等因素,会产生固化残余应力与固化变形。该固化残余应力会影响复合材料结构的力学性能,甚至会引起分层、基体开裂等严重缺陷。因此,有必要研究固化残余应力对复合材料结构强度的影响。针对某型复合材料机翼,首先利用ABAQUS有限元分析软件进行二次开发,建立了一套基于各向异性黏弹性本构模型的复合材料固化过程分析方法,计算所得固化变形量与试验值误差小于8.24%。其次,采用Hashin强度准则,建立了全复合材料无人机机翼的强度分析有限元模型,机翼失效载荷的预测值相对试验值误差为9.85%。随后,将复合材料固化过程中产生的残余应力作为初始应力条件添加到强度分析模型中,通过有限元方法研究残余应力对全复合材料无人机机翼强度的影响。为研究不同固化参数产生的固化残余应力对结构强度的影响,在合理范围内提出了另外2种固化工艺曲线。模拟结果表明:对于该全复合材料无人机机翼结构而言,固化残余应力导致强度下降,使其强度降低了3.52%,且较优的固化工艺参数下的结构强度比原始固化工艺参数下的结构强度高1.3%。
- 刘振东郑锡涛范雯静张东健
- 关键词：复合材料机翼
- 树脂传递模塑成型复合材料机翼干斑成因及控制方法被引量：2
- 2021年
- 基于树脂传递模塑成型(RTM)工艺制作了整体成型的复合材料机翼,并针对机翼出现的干斑缺陷,采用PAM-RTM软件对干斑的成因进行分析,一方面由于上下翼面和前缘交接区域的纤维体积分数较高,导致该区域的树脂渗透率低于其他区域,从而出现包络现象,形成干斑;另一方面由于边缘效应的影响,使机翼内产生树脂快速流动通道,造成气泡包裹形成干斑。提出了有效减小干斑缺陷的控制方法,即设计两种改进的注胶方案来减小干斑区域。通过对比发现,前缘线注射方式产生的干斑区域明显较小,但注胶时间增加;通过提高树脂注射温度可降低树脂黏度,从而减少充模时间,同时通过控制出胶口的开闭可进一步减少注胶时间。
- 宋国莲郑锡涛刘振东陈牛
- 关键词：复合材料机翼工艺参数
