基于有限元-多层快速多级子方法(FEM-MLFMM)提出天线罩力热电一体化分析方法,以平板为研究对象,验证一体化分析方法的准确性;以大尺度升力天线罩为研究对象,开展气动力和气动热载荷下结构的力-热-电一体化分析,评估力/热环境下结构的强度性能,并探究力/热载荷对结构电磁透波性能的影响规律。研究结果表明提出的一体化分析方法具有较好的分析精度;在气动力载荷下,天线罩透波性能下降,下降幅值随着气动力载荷的增大而增大;高温引起的材料电磁参数变化对天线罩透波性能有较大影响;在天线罩结构设计阶段,需要充分考虑气动热和气动力载荷对其电磁性能的影响。

航空发动机二元喷管的型面复杂,在发动机运行过程中受气动力、高温环境等影响,会在一些薄弱环节有一定的强度破坏风险。针对涡扇发动机大幅减重改进后的二元喷管,开展复杂环境载荷条件下的静强度分析,综合考虑高温、气动力、重力以及多方向综合过载。结果表明二元喷管的减重优化设计满足强度要求;发动机气动力影响将大幅提高二元喷管最大应力值;最大应力出现在二元喷管圆转椭圆的加强筋处。相关研究结果可为二元喷管结构设计提供有效参考。

以小型水平轴风力机为研究对象,基于三维数字散斑相关法(3D-DSCM,3D digital speckle correlation method)对风力机叶片进行了切应变测量.试验主要解决了风力机叶片在高速旋转和高频振动下叶片表面微小形变产生应变难以测量的问题;试验采用高帧率数字散斑法,利用帧率为340帧的相机连续采集叶片运动照片,能得到0.0029 s内叶片位移变化情况,通过位移变化可计算出其应变.测量可靠性高结果表明叶片结构应变集中区域为距离叶根半径0.7 R处,其应变值超过其他位置9.5%~19.3%;随着离心力载荷、气动力载荷增大,叶片应变都增大,而离心力载荷是引起叶片应变增大的主要因素;叶轮发生共振时,共振策动效应使叶片产生交变应变,其交变循环规律恶化、应变幅值成倍增加;另外,共振策动力在叶根部位产生振源效应,引起叶片应变沿弦展方向逐渐增大.

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。

基于显式动力学分析模拟了力/热环境下复合材料薄壁结构的分离过程,基于计及不确定性的Chang-Chang失效准则评估了复合材料结构的可靠性,进而探究了气动力载荷和温度载荷对结构分离动力学以及复合材料结构强度可靠性的影响规律。结果表明:气动力载荷及温度的升高均会加速结构的分离过程;高温会显著影响结构脱离时刻的转动角度,进而改变了结构的脱离姿态;系统可靠性随温度载荷的升高而降低。