【摘要】：試驗(yàn)加載系統(tǒng)是飛機(jī)靜力試驗(yàn)的基礎(chǔ),其中杠桿加載是靜力試驗(yàn)中應(yīng)用最廣的一種加載方式。但目前在我國(guó)傳統(tǒng)的靜力試驗(yàn)的杠桿加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,仍然存在工作量大、效率低以及設(shè)計(jì)精度低等問題。因此充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件工程技術(shù),設(shè)計(jì)一套高效集成的杠桿加載系統(tǒng)十分具有現(xiàn)實(shí)意義。本文利用基于CATIA二次開發(fā)的CAA技術(shù)進(jìn)行了杠桿加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā),能夠自動(dòng)完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)的大量的計(jì)算和復(fù)雜的加載系統(tǒng)設(shè)計(jì),最后輸出杠桿加載系統(tǒng)的三維模型及相關(guān)信息,幫助設(shè)計(jì)人員快速準(zhǔn)確完成加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)工作。杠桿加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響試驗(yàn)加載的精度。在杠桿加載設(shè)計(jì)過程中,加載點(diǎn)的分區(qū)、杠桿的連接以及配重計(jì)算是重要的工作內(nèi)容,其中加載點(diǎn)的分區(qū)以及杠桿連接是影響加載系統(tǒng)精度的兩個(gè)關(guān)鍵問題。從當(dāng)前飛機(jī)靜力試驗(yàn)的現(xiàn)狀來看,杠桿加載系統(tǒng)雖然已經(jīng)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法,但大部分僅局限于建模以及部分載荷、配重計(jì)算等工作,對(duì)于加載點(diǎn)的分區(qū)以及杠桿連接的問題仍然是有待解決的。因此對(duì)聚類算法進(jìn)行研究,針對(duì)杠桿加載設(shè)計(jì)提出一種改進(jìn)的聚類算法,通過對(duì)算法中相似性度量和類間距離形式的改進(jìn)以及對(duì)聚類過程中聚類點(diǎn)選取策略的優(yōu)化,有效地解決了杠桿加載設(shè)計(jì)中的這兩個(gè)問題。本文將改進(jìn)的聚類算法應(yīng)用于在杠桿加載系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中,有效地提高了杠桿加載的準(zhǔn)確性。最終形成一套使用簡(jiǎn)單,界面友好,功能強(qiáng)大的杠桿加載系統(tǒng)程序。
【圖文】：

飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造是否合理的最終鑒定手段，，對(duì)此，軍機(jī)規(guī)范和民機(jī)適航條例均有明確的要求，通過全機(jī)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證試驗(yàn)是型號(hào)定型或取證的必要條件之一[3]。從上世紀(jì) 50-60 年代起，靜力試驗(yàn)開始使用杠桿系統(tǒng)加載，并采用協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)，保證各加載機(jī)構(gòu)能夠按照預(yù)先設(shè)定好的加載值進(jìn)行加載，在對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞試驗(yàn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載，避免破壞部位持續(xù)擴(kuò)大，損壞結(jié)構(gòu)。70-80 年代，靜力試驗(yàn)采用電動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)，并利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合回路協(xié)調(diào)加載。90 年代至今，全機(jī)靜力試驗(yàn)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在靜力試驗(yàn)的過程中涉及多學(xué)科專業(yè)知識(shí)如機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)、測(cè)量控制、測(cè)試操作和項(xiàng)目管理等，它還需要專業(yè)的測(cè)試人員盡可能保證現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的高度安全，減少測(cè)試時(shí)間和成本[4]。自 2000 年開始，日本技術(shù)研究中心開始研制“先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)”(ATD-X“心神”)并進(jìn)行了靜力試驗(yàn)，主要是驗(yàn)證了戰(zhàn)斗機(jī)部件和整機(jī)強(qiáng)度、剛度以及變形[5]，如圖 1.1 所示；2002 年 5月 31 日，洛克希德 馬丁公司完成 F-22 靜力試驗(yàn)[6]；2003 年，瑞士科研人員對(duì) F/A-18 多用途戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了全機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)，對(duì)全尺寸的試樣進(jìn)行剛度測(cè)量，驗(yàn)證了模型有限元仿真的正確性[7-8]。2009 年，波音公司在埃弗雷特工廠對(duì)波音 787 靜力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行靜力試驗(yàn)，并于 11 月30 日完成了波音 787 所有的靜力試驗(yàn)[9]，如圖 1.2 所示。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造是否合理的最終鑒定手段，對(duì)此，軍機(jī)規(guī)范和民機(jī)適航條例均有明確的要求，通過全機(jī)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證試驗(yàn)是型號(hào)定型或取證的必要條件之一[3]。從上世紀(jì) 50-60 年代起，靜力試驗(yàn)開始使用杠桿系統(tǒng)加載，并采用協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)，保證各加載機(jī)構(gòu)能夠按照預(yù)先設(shè)定好的加載值進(jìn)行加載，在對(duì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞試驗(yàn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載，避免破壞部位持續(xù)擴(kuò)大，損壞結(jié)構(gòu)。70-80 年代，靜力試驗(yàn)采用電動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)，并利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合回路協(xié)調(diào)加載。90 年代至今，全機(jī)靜力試驗(yàn)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在靜力試驗(yàn)的過程中涉及多學(xué)科專業(yè)知識(shí)如機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)、測(cè)量控制、測(cè)試操作和項(xiàng)目管理等，它還需要專業(yè)的測(cè)試人員盡可能保證現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的高度安全，減少測(cè)試時(shí)間和成本[4]。自 2000 年開始，日本技術(shù)研究中心開始研制“先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)”(ATD-X“心神”)并進(jìn)行了靜力試驗(yàn)，主要是驗(yàn)證了戰(zhàn)斗機(jī)部件和整機(jī)強(qiáng)度、剛度以及變形[5]，如圖 1.1 所示；2002 年 5月 31 日，洛克希德 馬丁公司完成 F-22 靜力試驗(yàn)[6]；2003 年，瑞士科研人員對(duì) F/A-18 多用途戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了全機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)，對(duì)全尺寸的試樣進(jìn)行剛度測(cè)量，驗(yàn)證了模型有限元仿真的正確性[7-8]。2009 年，波音公司在埃弗雷特工廠對(duì)波音 787 靜力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行靜力試驗(yàn)，并于 11 月30 日完成了波音 787 所有的靜力試驗(yàn)[9]，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V216.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662819