通用飛機結構耐撞性分析與設計關鍵技術研究.pdf

1、通用飛機耐撞性仿真分析與抗墜毀設計技術是飛機設計的重要內容。本文以實際工程研究為背景，以瞬態(tài)非線性有限元分析技術為手段，研究了飛機結構耐撞性仿真和設計中的若干關鍵問題。具體可歸納為如下幾點： 1) 文章首先討論了飛機結構墜撞分析建模所涉及到的基本理論和關鍵技術，總結了飛機結構墜撞試驗和仿真分析數(shù)據處理方法。 2) 引入全局近似模型構造了結構耐撞性優(yōu)化目標函數(shù)、約束函數(shù)與設計變量之間的響應面方程，利用遺傳算法對響應面進

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) 引入子結構綜合技術對分析模型進行自由度減縮。構造了一種與保留模態(tài)加權正交的向量集，通過這組向量集容易實現(xiàn)自由-自由結構的剩余柔度矩陣的計算。在此基礎上，結合飛機結構墜撞問題的特點，提出了相應的有阻尼結構的自由界面子結構綜合法。文章隨后還給出了一種具有普遍意義的實系數(shù)解耦變換方法，構造了與這種變換方法相適應的左、右加權正交向量集，并且在此基礎上提出

3、了實數(shù)域內的有阻尼結構自由界面子結構綜合法。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算格式相容的子結構綜合方程。算例分析表明，利用本文方法進行結構碰撞分析，能夠大幅提高計算效率，也具有很好的計算精度。 4) 建立了帶油箱的機身框段墜撞分析模型。模型中考慮了燃油與油箱結構的液/固耦合作用。通過仿真分析，揭示了墜撞環(huán)境下燃油量對機身各部分結構的墜撞響應和損傷的影響，研究了機身框段各部分結構的能量吸收情況。給出了在應急著陸

4、或可生存墜撞條件下飛行員所應采取的應急措施。 5) 開展了50％的Hybrid III型標準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數(shù)據，評價了50百分位的Hybrid III型標準假人模型的適用性，并給出了相應的建議。 6) 為了評價飛機結構抗墜毀性能對乘員的保護作用，建立了帶標準假人模型的全機墜撞有限元模型。比較了材料應變率敏感性