结构稳定性是航空航天、土木工程和机械工程等多个工程专业课程的基础硕士课程。该学科的目标是开发在不同载荷作用下结构稳定性的分析方法,以用于结构元件的设计[1]。在航空航天工程的背景下,结构稳定性硕士课程介绍了常见航空航天结构元件(如梁、板和壳)的屈曲现象[2]。在正常授课中,学生将学习控制每个结构元件屈曲的方程的解析推导。这些数学表示总结和组织了有关现象的定量信息,例如变量之间的关键关系。然而,解析推导表现出高度的数学形式主义、抽象性和复杂性[3]。因此,授课往往侧重于数学程序,而不是它们所代表的物理现象。此外,这些方程式无法为从未经历过屈曲的学生提供完整的物理现象图景[4]。因此,学生往往难以将数学表达式与真实世界场景联系起来,也难以理解结构元件的屈曲行为[3]。为了克服这些限制,可以将屈曲试验演示作为常规教学的补充活动。事实上,实验室试验重现了物理现象[5],因此为学生提供了一个环境,让他们直接体验结构的屈曲,并与不同于分析模型的表达式进行互动。因此,本研究的目的是提供一个原理证明
*关键结构:承重结构/元件,其完整性对于维持飞机的整体飞行安全至关重要。本 AMC 采用此定义是因为在考虑不同类别的飞机时,主要结构、次要结构和主要结构元件 (PSE) 的定义存在差异。例如,PSE 是大型飞机的关键结构。
在土木工程和运输工具中,AHSS 钢发挥着重要作用 [1÷5]。为了提高车辆支撑结构元件的可用性,目标是在保持车辆重量的同时提高其强度。使用 AHSS 钢等新材料需要对这些元件的连接技术进行变革。首先,传统的焊接方法无法获得预期的效果,即获得耐用且高强度的焊接接头,其抗拉强度接近原生材料的抗拉强度。所分析的由 AHSS 钢制成的结构元件的强度高达 1200 MPa,比 MAG 工艺中获得的焊缝强度高出约 40%。首次决定检查新开发的使用微喷射冷却的技术是否适用于焊接 DOCOL 1200M 钢,是否会影响焊接接头的可用质量,最重要的是,提高获得的焊缝的抗拉强度 [6,7]。本文旨在介绍选定的测试结果及其分析,以选择新开发的用于连接由 AHSS(先进高强度钢)制成的移动平台元件薄壁结构的技术的焊接参数。
第一个案例研究称为 LUVOT(LEO UV 光学望远镜),是一台 500 公斤的探索者级紫外线太空望远镜,开发计划为 4.5 年。飞行系统由一个 100 公斤的有效载荷组成,该载荷包含一组四台望远镜(孔径 <25 厘米),其 CCD 探测器经过调整可覆盖电磁频谱的不同范围,以及一个 400 公斤的商用低成本航天器总线。望远镜有效载荷包括由复合材料制成的重要结构元件、使用先进材料的几个轻质镜子、一个电子组件和一个滤光轮。航天器总线采用标准铝蜂窝结构元件,具有被动热控制,采用铰接式阵列太阳能供电,没有推进系统。此外,总线是 3 轴控制的,具有基于 Rad750 的处理单元和机载存储,并使用 X 波段 SSPA 与地面通信。图 1 提供了 LUVOT 的高级主设备清单 (MEL) 和 LUVOT 飞行系统的艺术渲染图。附录 A 中提供了用于估计 LUVOT 系统的完整 MEL。
考虑了这个问题。为了解决这个问题,开发了一种计算悬架在最大载荷下的强度的方法,并对车辆主要运行模式下的结构进行了建模。对车辆在最大载荷下的数学建模,以确定结构元件中的临界力和最大应力,以及对无残余变形的分析。所进行的计算、数学和模拟建模证明,在车辆最严酷的运行模式下,悬架的所有元件在最大载荷下都满足必要的强度条件。
16.摘要 结构塑料和复合材料(例如纤维增强聚合物 (FRP))代表了一类广泛的材料,在桥梁和公路相关应用中得到越来越广泛的应用。这些材料具有重要的优势,包括耐腐蚀性和可成形性。近年来,TxDOT 以及其他州和国家已开始开展许多涉及复合材料的桥梁相关研究和建设项目,表明这些材料的使用和兴趣正在迅速扩大。随着复合材料在 TxDOT 结构中的使用,TxDOT 必须进行质量保证测试以确保产品的结构完整性,这与 TxDOT 对钢和复合结构所做的测试非常相似。无损检测,尤其是声发射法 (AE),为检查 FRP 结构以确保完整性提供了巨大的希望。AE 测试在压力容器的质量保证测试中非常成功,需要进行研究以使该方法适应高速公路应用中使用的复合结构类型,并考虑可能适合结构复合材料的其他方法。这项研究涉及对大型结构元件的测试,以确定 AE 和其他方法在高速公路复合结构元件质量保证测试中的有效性,并制定可应用于实际复合构件的质量保证测试协议。在这些结构中引起损坏,以便可以在不同条件下评估性能和结果。测试了二次粘合和连接,并评估了各个位置的接头。
玻璃纤维复合材料具有非常高的比抗拉强度和低的比模量,而铍具有出色的比模量但比强度低。图中所示的几种单向先进复合材料表现出高比强度和高比模量的平衡特性。但是,如果在结构应用中需要角铺层结构,则复合材料的强度和模量都会大幅降低,如图中 020 + 450 硼/环氧树脂所示。因此,如果将这些材料用于承受单向力的结构元件,则可以最大限度地发挥先进复合材料的优势。
飞机制造中不可或缺的组成部分是对结构元件和材料进行耐久性现场试验和实验室试验(Starke、Staley 1996;Ostash 等2006)。用于生产飞机机身的结构材料应具有抗塑性和抗老化性(Merati 2005)。同样,火箭和飞机结构以及化学、石化和运输结构的耐久性(考虑到材料的塑性和强度)也需要确保,这些结构在不同物理性质的严重影响下运行,包括局部载荷和接触相互作用(Merati 2005;Smith 等2000;Lo 等2009)。因此,开发提高材料力学性能的新方法非常重要。其中之一就是改性