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热塑性复合材料的虚拟测试
关键词：虚拟测试、热塑性复合材料、界面、机身、虚拟工艺链 摘要 本文总结了在工业环境中实施虚拟测试方法，通过传统物理测试金字塔的不同尺度来预测复合材料的机械行为。强大的虚拟测试实验室可以生成虚拟的允许值，而先进的界面模型可以确保对关键界面进行精确模拟，直至结构级别。在热塑性正交网格机身外壳的开发过程中，已经应用了混合模拟-物理测试方法，这些方法可以支持传统的快速定型和高保真分析方法，并将通过虚拟工艺链与制造工艺相结合，用于开发下一代飞机的热塑性机身。1.简介 随着可用计算能力和先进建模技术的最新增长，使用高效的模拟工具有可能为航空航天工业带来经济优势 [1]。然而，纤维增强复合材料在飞机设计中的应用日益广泛，这给航空工程师带来了新的挑战，因为制造过程中引入了高度复杂的失效机制和不确定性。再加上认证要求以证明损坏、温度和其他环境条件的影响，完全依赖大规模数值模型变得难以管理 [2]。为了缓解这一挑战，我们决定开发一种混合模拟-物理测试策略，该策略可以支持传统的快速定型和高保真分析方法。传统上，在传统测试金字塔的底端，通过试样测试材料行为。这些试样构成了飞机结构的传统设计和认证方法的基本构建块。然而，设计允许值的可用性在设计早期通常受到限制，并且对物理测试的依赖使得很难对新的结构概念产生信心。这可以通过混合实验和数值方法 [3] 来解决，该方法依赖于自下而上的方法，以便通过测试金字塔的更高级别准确预测相应的故障模式。该策略的部署已被证明可以成功用于极端载荷情况下的飞机结构材料选择，在这种情况下，了解复合材料的复杂失效模式至关重要 [4]。
航空航天工程理学学士学位
航空航天和机械工程课程 (AME) 2103 交互式工程设计图形。先决条件：工程 1112、数学 1823。产品设计和开发的可视化和建模技术。设计方法、图形标准、投影理论、徒手素描、空间几何、CAD 系统、几何建模和公差。解决开放式设计和可视化问题。实验室 (Sp) 2222 航空航天工程概论。先决条件：物理 2514。飞行和飞行器的性质、飞行器的初步设计以及航空航天工程中的当前问题。(F) 2533 动力学。先决条件：工程学 2113，数学 2433。直线和曲线运动的粒子和刚体动力学；能量和动量方法；机械振动简介。(Sp) 3112 固体力学实验室。先决条件：工程学 2113，数学 3113；共同要求：3143。位移测量；速度、加速度、力、扭矩、应变、应力、数据采集和处理；数据分析。实验室 (F) 3143 固体力学 I。先决条件：工程学 2113；共同要求：3112。应力和应变的概念；工程材料的机械行为；均匀应力状态的分析；扭转构件分析；梁的应力和挠度；失效模式和理论；设计标准。(F) 3253 空气动力学。先决条件：2222、2533、数学 3113。流体运动基础、薄翼型理论要素、有限翼理论要素；压缩性的影响、超音速翼型理论、粘性效应和阻力估计以及空气动力学的当前主题。(F) 3272 风洞实验室。共同要求：3253。亚音速和超音速风洞的操作和校准、功率和测量。模型飞机和气动形状的实验测试；确定飞行器部件的阻力。实验室 (F) 3333 飞行力学。先决条件：2222、3253。飞机性能和稳定性与控制介绍（开环）。(Sp) 3523 航空航天结构分析。先决条件：3143，数学 3113。(Sp) 3803 可压缩流体流动。先决条件：3253。一维气体动力学、管道中的亚音速和超音速流动，包括面积变化、摩擦、热量增加及其任何组合。应力和应变的高级概念；航空航天工程结构分析简介：复杂弯曲和扭转、薄壁和纵梁蒙皮截面中的剪切流；屈曲；有限元法简介；复合材料简介。正激波、斜激波、特征线法。(Sp) G4243 航空航天推进系统。先决条件：3803。推进系统、热力循环、燃烧和热化学分析、往复式发动机、燃气涡轮和喷气发动机、推进系统的最新发展。(F) 4273 航空航天飞行器设计 I。先决条件：3333。初步设计和配置选择、联邦和军事规范、性能和操控品质、结构和设计。两个学期设计课程的第一学期。(F) 4373 航空航天飞行器设计 II。先决条件：4273。初步设计和配置、选择、联邦和军事规范、性能和操控品质、结构和设计、系统设计、业务方面。实验室 (Sp) G4513 飞行控制。先决条件：3333。经典控制理论及其在飞机飞行控制系统设计中的应用。(F) G4593 空间科学与系统。先决条件：数学 4163、工程学 2113。天体力学、动力飞行和地球大气层、空间环境、飞行器性能、空间科学和系统的当前主题。(F，Sp)