航空航天結(jié)構(gòu)的案例
LIFT最新項目聚焦航空航天領(lǐng)域輕量化結(jié)構(gòu)
根據(jù)美國未來輕量化材料制造（LIFT）創(chuàng)新機構(gòu)公布的最新一輪技術(shù)項目，航空航天領(lǐng)域的潛在應(yīng)用技術(shù)在其中占據(jù)了重要比重。在公布的五個制造技術(shù)項目中，研究范圍涉及從熱溫氣體成型技術(shù)到基于現(xiàn)有理論的自動裝配技術(shù)，波音公司將牽頭其中的2個項目，吉凱恩航宇技術(shù)公司（GKN）負責(zé)2個項目，聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）負責(zé)另外1個項目。項目經(jīng)費主要來自政府和工業(yè)界，資金總額將超過650萬美元。
在一個總價值187萬美元的項目中，由吉凱恩公司領(lǐng)導(dǎo)的團隊將開發(fā)一種熔融金屬氣體輔助成型技術(shù)和預(yù)測分析建模能力，其目標(biāo)是提高復(fù)雜輕質(zhì)成型零部件的尺寸精度和機械性能。
同樣由吉凱恩公司領(lǐng)銜，聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）、洛克希德·馬丁公司和意大利柯馬公司聯(lián)合參與的一項總價值145萬美元的項目，將論證利用金屬薄板自動焊接工藝制成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力。LIFT表示，復(fù)雜金屬薄板結(jié)構(gòu)的自動焊接工藝已經(jīng)被認為是非常困難的。該項目還將開發(fā)一種全自動機器人鎢電極惰性氣體保護焊功能，其中的參數(shù)可以沿著接頭長度連續(xù)調(diào)節(jié)，以調(diào)整適應(yīng)多變的臨時裝置。
兩個新的輕量化材料制造創(chuàng)新項目涉及輕型航空航天結(jié)構(gòu)的攪拌摩擦焊工藝。
由波音公司牽頭實施的一項耗資88.1萬美元的項目，將與吉凱恩公司和MTI公司合作，推進密封接頭攪拌摩擦焊，這種工藝的進步將有可能取代真空釬焊或密封劑和粘合劑。波音公司的另一個項目，總價值144萬美元，吉凱恩公司和Materion公司將予以支持，三家公司將合作把攪拌摩擦焊工藝的使用范圍擴展至先進的鋁基復(fù)合材料中。
（航空工業(yè)發(fā)展中心 陳濟桁）
展開 海克斯康 | 混響場下的航空航天結(jié)構(gòu)聲振耦合分析，報名開啟>>
<p><strong>海克斯康—混響場下的航空航天結(jié)構(gòu)聲振耦合分析</strong></p><p><strong>演講主題介紹</strong></p><p>常規(guī)的結(jié)構(gòu)有限元動力學(xué)分析中，混響聲場激勵條件的加載往往較為復(fù)雜，甚至難以實現(xiàn)，MSC Nastran和Actran的聯(lián)合仿真既利用了MSC Nastran多樣的結(jié)構(gòu)單元類型、高效的計算效率，也利用了Actran方便快捷的聲學(xué)激勵加載手段，可以快速完成混響聲場激勵下的聲振耦合分析，可以幫助工程師更準(zhǔn)確的評估產(chǎn)品在多種激勵共同作用條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，從而提高產(chǎn)品的可靠性和疲勞耐久性。</p><p><strong>主題亮點</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
1.航空航天領(lǐng)域的聲振耦合分析需求和場景
</div><div contenteditable="false" width="100%">
2.混響聲場激勵的特點
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3.MSC Nastran和Actran實現(xiàn)混響聲場下聲振耦合分析的步驟
</div><div contenteditable="false" width="100%">
4.典型案例
</div><p><strong>圍繞演講題目對行業(yè)痛點進行介紹</strong></p><p>在航空航天領(lǐng)域中，混響聲場激勵是其機體內(nèi)部儀器設(shè)備的重要振動來源之一，在產(chǎn)品研制階段準(zhǔn)確評估和降低這些激勵條件下的振動響應(yīng)可以有效提高儀器設(shè)備的可靠性和使用壽命。在以往的研發(fā)過程中，常常因為分析手段的欠缺而僅依靠試驗進行評估，需要消耗大量的人力、物力和時間成本。
展開 航空航天材料的選擇及應(yīng)用
航空航天材料的服役環(huán)境
航空航天材料除了經(jīng)受高應(yīng)力、慣性力外，航空飛行器還要經(jīng)受起飛和降落、發(fā)動機振動、轉(zhuǎn)動件的高速旋轉(zhuǎn)、機動飛行、突風(fēng)等因素導(dǎo)致的沖擊載荷和交變載荷。發(fā)動機燃氣以及太陽輻照導(dǎo)致航空器處于高溫環(huán)境，隨著飛行速度提高，氣動加熱效應(yīng)凸顯，產(chǎn)生“熱障”。此外，還要經(jīng)受交變溫度，在同溫層以亞音速飛行時，表面溫度會降到-50℃左右，極圈以內(nèi)地域的嚴冬環(huán)境溫度會低于-40℃，金屬構(gòu)件或橡膠輪胎容易產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。汽油、煤油等燃料和各種潤滑劑、液壓油，多數(shù)對金屬材料產(chǎn)生腐蝕作用、對非金屬材料產(chǎn)生溶脹作用，而太陽輻照、風(fēng)雨侵蝕、地下潮濕環(huán)境長期儲存產(chǎn)生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。
航空航天材料的選擇及應(yīng)用
航空航天飛行器長期在大氣層或外層空間運行，在極端環(huán)境服役還要有極高可靠性和安全性、優(yōu)良的飛行性和機動性，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足氣動需求、工藝性要求和使用維護要求外，更有賴于材料的優(yōu)異特性和功能。
展開 Hexion公司為航空航天復(fù)合材料生產(chǎn)引入了雙組分環(huán)氧樹脂
為了減輕航空航天復(fù)合材料的生產(chǎn)限制，同時保持成品部件的最高性能，Hexion公司正在巴黎的JEC World上推出其首個雙組分環(huán)氧樹脂制造解決方案。
該溶液基于Hexion公司的Epikote系統(tǒng)600-2，A組份（樹脂）和B組份（固化劑），采用了Hübers的計量和混合裝置，Hübers是鑄造和浸漬混合技術(shù)的領(lǐng)先者。Hexion公司已為該裝置開發(fā)出了在線分析控制，以便在將混合物注入模具之前有效和準(zhǔn)確地控制環(huán)氧原料的劑量。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/10002.html
“為了滿足航空航天工業(yè)的嚴格性能要求，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料通常是通過樹脂轉(zhuǎn)移模塑或注入嚴格控制的一部分系統(tǒng)來生產(chǎn)的，由于其固有的反應(yīng)性，這些系統(tǒng)需要在小桶中進行冷運輸和儲存，” Hexion公司環(huán)氧樹脂航空航天部門的全球負責(zé)人Jean Rivière說。“復(fù)合材料在航空航天結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，這給這種制造方法帶來了巨大的壓力。Hexion公司的新雙組分解決方案旨在解決這一挑戰(zhàn)，同時提供最高質(zhì)量的成品零件。”
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展開 
航空航天系統(tǒng)工程-載荷和結(jié)構(gòu)
面板點荷載是將剪力、力矩和扭矩轉(zhuǎn)換為點軸力和壓力，應(yīng)用于整個結(jié)構(gòu)的理想化表面，即棒材和面板。
這個理想化的表面（包括撐桿、弦桿、肋骨、表皮、框架等）被稱為有限元模型（FEM）。外部荷載作為力（最多三個方向）施加在桿件交接處，或作為壓力施加在面板上。載荷團隊將這些結(jié)果，即面板點載荷，輸出給應(yīng)力分析團隊。然后，應(yīng)力團隊將面板點載荷應(yīng)用于有限元分析。輸出是內(nèi)部載荷、軸向桿件載荷和面板的剪切流。在這一點上，可以開始對結(jié)構(gòu)成員進行詳細的應(yīng)力分析。
載荷團隊與一些團隊密切合作，特別是空氣動力學(xué)穩(wěn)定性和控制團隊和機體應(yīng)力分析團隊。這些信息可以分為質(zhì)量、空氣動力學(xué)、幾何學(xué)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。需要大量的空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自風(fēng)洞試驗或從理論上計算出來的。
航空小組-穩(wěn)定和控制以及設(shè)計和載荷-提供力和壓力系數(shù)。
重量組提供集中和分布的質(zhì)量和重心數(shù)據(jù)（發(fā)動機、起落架和APU是集中質(zhì)量的例子）。這個數(shù)據(jù)對于固定面和控制面是需要單獨提供的。重量組還以兩種形式提供這個數(shù)據(jù)：以磅/英寸為單位的分布式重量和以艙位為單位的總重量。
艙位屬性包括艙位重心。
燃料管理和航電組提供系統(tǒng)參數(shù)，如燃料使用計劃、控制面率、自動駕駛儀權(quán)限和穩(wěn)定器調(diào)整率。
發(fā)動機性能組提供推力和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。
液壓組提供控制面的運動率。
在計算速率之前，載荷組首先向液壓組提供空氣動力鉸鏈矩數(shù)據(jù)。負荷組的主要客戶是空氣框架應(yīng)力組、疲勞和損傷容限組以及室內(nèi)設(shè)計組。
展開 拓撲優(yōu)化技術(shù)在航天航空結(jié)構(gòu)增材制造設(shè)計中的應(yīng)用
在航天航空領(lǐng)域，復(fù)雜多變的天氣對飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料和制造等提出了更高的要求。迫切需要通過制造技術(shù)的創(chuàng)新實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化、結(jié)構(gòu)一體化以及提高產(chǎn)品生命周期性能的制造技術(shù)。
增材制造俗稱3D打印，顛覆了傳統(tǒng)制造技術(shù)，可以精密地制造出復(fù)雜形狀的零件，從而實現(xiàn)了零件"自由制造"。而且相比傳統(tǒng)制造業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，增材制造的優(yōu)勢也越明顯。
無疑，無論是實現(xiàn)輕量化、結(jié)構(gòu)一體化還是以提高產(chǎn)品生命周期性能為目標(biāo)，設(shè)計都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本期增材專欄將通過案例展示如何以產(chǎn)品性能驅(qū)動為設(shè)計導(dǎo)向，實現(xiàn)飛機結(jié)構(gòu)件的優(yōu)化。
本案例展示了拓撲優(yōu)化在開放性設(shè)計中的分析流程及方法，主要工作可總結(jié)為三點：
1、采用拓撲優(yōu)化方法得到仿生形態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，以此作為概念構(gòu)型；
2、基于拓撲優(yōu)化的結(jié)構(gòu)進行幾何重構(gòu)，以此作為輕量化設(shè)計的初始模型；
3、結(jié)合有限元分析對上述重構(gòu)后的幾何體進行迭代修改，實現(xiàn)輕量化設(shè)計。
加快設(shè)計與驗證的循環(huán)
大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，同時一些結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的形狀或特殊性。傳統(tǒng)制造方法無法滿足航空企業(yè)對新型號的快速低成本研制的需求。而增材制造技術(shù)可以制造超大、超厚、復(fù)雜型腔等特殊結(jié)構(gòu)。
因此，增材制造技術(shù)不僅可以滿足航空結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性要求，還可以降低生產(chǎn)成本并完成定制化的快速生產(chǎn)。增材制造技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)計革命，徹底解放了設(shè)計工程師的思維，實現(xiàn)了“所想即所見”。
采用增材制造技術(shù)，快速準(zhǔn)確地制造并驗證設(shè)計思想在飛機關(guān)鍵零部件的研制過程中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。
展開 （網(wǎng)絡(luò)研討會）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
Samcef Composites在歐洲航空航天業(yè)界有著非常廣泛的應(yīng)用，空客已經(jīng)采用Samcef Composites做復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析有二十余年，基于CAESAM平臺和SAMCEF求解器打造的結(jié)構(gòu)分析平臺ISAMI更是被空客全球及其供應(yīng)商作為統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)分析平臺使用。此外EUROCOPTER、EADS、SAFRAN、DLR、LATECOERE、SONACA、ENSICA、ENS、GE、ALSTOM、CITROEN等眾多全球知名企業(yè)也都在采用SAMCEF Composites進行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析，SamcefComposites軟件在復(fù)合材料方面的專業(yè)性和實用性也得到了廣泛的認可。[/p][p=24, null, left]本次會議中，主講人將結(jié)合應(yīng)用案例，講解復(fù)合材料強度分析、經(jīng)典失效分析、線性、非線性屈曲和后屈曲分析、復(fù)合材料層間和層內(nèi)損傷分析、集成到KBE工具（CAESAM）的復(fù)材結(jié)構(gòu)分析平臺、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、編織和纏繞復(fù)合材料分析。
展開 網(wǎng)絡(luò)公開課 — 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
在科技高速發(fā)展的今天，隨著新型復(fù)合材料被不斷的開發(fā)出來，復(fù)合材料在航天、航空、汽車、造船、建筑、電子、橋梁、機械、醫(yī)療和體育等各行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料有著耐用性、重量輕、耐腐蝕、強度高、低維護等諸多優(yōu)勢，更向著耐高溫、高伸長率、高韌性和多功能的高性能復(fù)合材料發(fā)展，同時，由于復(fù)合材料具有各向異性、耦合效應(yīng)、層間剪切等特殊性質(zhì)，因此復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的精確仿真，已成為國內(nèi)外研究的重點和迫切需求。
本次會議中，主講人將結(jié)合應(yīng)用案例，講解復(fù)合材料強度分析、經(jīng)典失效分析、線性、非線性屈曲和后屈曲分析、復(fù)合材料層間和層內(nèi)損傷分析、集成到KBE工具（Caesam）的復(fù)材結(jié)構(gòu)分析平臺、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、編織和纏繞復(fù)合材料分析。
時間：2015年9月25日
星期五
上午10:00-11:40
費用：免費
主講人： 葉梟 LMS Samtech 技術(shù)工程師
內(nèi)容安排：
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LMS Samcef Composites復(fù)合材料解決方案總體介紹
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Samcef Composites復(fù)合材料建模和求解方法介紹
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Samcef Composites復(fù)合材料非線性屈曲和后屈曲分析
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Samcef Composites復(fù)合材料漸進損傷分析
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Samcef Composites復(fù)合材料優(yōu)化分析
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Caesam復(fù)材結(jié)構(gòu)分析客戶定制化開發(fā)及在空客的應(yīng)用
報名鏈接：https://siemensplm-cn.webex.com/siemensplm-cn-sc/onstage/g.php?d=865250111&t=a
展開 有哪些航空航天上的事實，沒有一定航空航天知識的人不會相信？
航空航天領(lǐng)域?qū)恿Φ木薮笮枨笫莿e的工程領(lǐng)域很難見到的，幾百噸的客機要以接近音速飛行。或者幾十噸的戰(zhàn)斗機要以超過2倍音速飛行。再或者上千噸的火箭要克服地球引力進入太空。
但是因為對重量和油耗的敏感，又不能像汽車發(fā)動機，堆砌活塞氣缸數(shù)量，加大排量或者裝更大的渦輪，又或者像賽車一樣犧牲壽命和可靠性來壓榨出更大功率。
R-4360
TP400
大約 一樣的重量 空客A400M的動力 TP400輸出軸功率11000馬力，而28缸71.5升排量的活塞發(fā)動機R-4360只有3500馬力。當(dāng)然他們相隔了半個多世紀(jì)。
航空發(fā)動機：
波音777的動力通用電氣GE90，干重8.3噸。極限推力57噸，也就是127.9千磅，由GE90開發(fā)來的燃氣輪機LM9000輸出功率75兆瓦。
也就是超過10萬馬力，是一臺大眾高爾夫1.6發(fā)動機的將近1000倍。
更別提 它可以實現(xiàn)超過7萬小時的大修間隔。
還沒有女生手掌大的一片高壓渦輪葉片，卻赫然可以制造550馬力。跟航天發(fā)動機比，這只是個手無縛雞之力的小朋友。
雖然航空發(fā)動機功率巨大，但有些發(fā)動機承力部件，可能不像我們所想像的，牢牢固定在發(fā)動機上。
比如著名的CFM56發(fā)動機，它的風(fēng)扇葉片是是通過榫頭卡在風(fēng)扇盤的榫槽中的。這種結(jié)構(gòu)不獨特，真正獨特的是葉片榫頭和榫槽之間是間隙配合，也就是留有空隙。
這種間隙會產(chǎn)生什么效果呢？用手撥動風(fēng)扇葉片慢慢旋轉(zhuǎn)時，由于重力作用，每片風(fēng)扇葉片在接近十二點鐘的位置會向軸心方向滑動，在接近六點鐘位置時又向軸心反方向滑動，于是你會聽到一連串清脆的嗒嗒聲，這是一片片扇葉不斷上下滑動撞擊風(fēng)扇盤的聲響。
展開 航天航空行業(yè)都要做哪些CAE分析？（附精選資料領(lǐng)取）
航空航天行業(yè)包括民用與軍用產(chǎn)品兩類，也是按照飛行器在大氣層內(nèi)外來區(qū)別，簡單來說，只要是可飛起來的結(jié)構(gòu)幾乎都可劃分到這兩個行業(yè)中。
國內(nèi)外知名公司包括中國商飛、沈飛集團、成飛集團、西安飛機、昌河飛機、洪都航空、波音、洛克希德、西科斯基、米格、蘇霍伊、圖波列夫、伊柳辛、安東諾夫、空中客車、達索以及巴西航空工業(yè)公司等，以及各種小型航空公司，比如中國的大疆無人機。
航空航天無疑是學(xué)科綜合性最強的行業(yè)，主要產(chǎn)品包括火箭、發(fā)動機、機翼、機身、起落架、旋轉(zhuǎn)翼等，甚至包括航空航天運輸結(jié)構(gòu)、儲存、保養(yǎng)等各行各樣。涉及FEA技術(shù)包括結(jié)構(gòu)分析、流體分析、熱分析以及各種耦合場分析等，疲勞、跌落、碰撞、斷裂、振動等各種問題。
飛行器總體
●飛行器頻率和振動分析
檢測飛行器自由振動時的圓頻率，準(zhǔn)確計算出飛行器在各種條件下的固有頻率和固有振型。
●線性和非線性靜態(tài)和瞬態(tài)應(yīng)力
精確計算飛行器在線性和非線性情況下的靜態(tài)和瞬態(tài)的應(yīng)力，確保飛行器的結(jié)構(gòu)強度。
●失穩(wěn)分析
分析飛行器在經(jīng)受任意微小外界干擾后，能否恢復(fù)初始平衡狀態(tài)，以研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定防止不穩(wěn)定平衡狀態(tài)的發(fā)生。
●鳥撞分析
模擬飛鳥撞擊飛機器后發(fā)生的結(jié)構(gòu)變形和破裂，以及后續(xù)的結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)。
●飛行器總體氣動性能分析
分析飛行器在飛行狀態(tài)下所受到的升力、阻力、力的方向、大小與其本身的截面、長度、推力、穩(wěn)定性等。
機身、艙段和機翼
●機身機翼等靜力分析
在靜載荷的情況下觀察機身機翼等的結(jié)構(gòu)強度，剛度，應(yīng)力等。
●動力響應(yīng)分析
對機身、艙體、機翼等的模態(tài)、振動、抖振進行分析，確保機體結(jié)構(gòu)強度。
●縫翼滑軌模型裝配件分析
分析在結(jié)構(gòu)受載過程中，哪一個或哪些滾輪和滑輪發(fā)生接觸，從而為其提供邊界約束。
展開 航天航空CAE精選資料合集：復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)分析、噪聲等實例、視頻、文檔、白皮書...
目錄
一、了解航空航天和國防行業(yè)的新復(fù)合材料趨勢
二、制造網(wǎng)絡(luò)安全：數(shù)字線程中的數(shù)據(jù)保護
三、通過創(chuàng)成式設(shè)計和先進復(fù)合材料重塑航空產(chǎn)品設(shè)計
四、探索新一代航空航天設(shè)計
五、借助仿真工具，盡早實現(xiàn)飛機系統(tǒng)的虛擬集成
六、飛機結(jié)構(gòu)分析：如何實施飛機結(jié)構(gòu)全局仿真過程
七、降低飛機噪音
課程簡介
一、了解航空航天和國防行業(yè)的新復(fù)合材料趨勢
（1）航空復(fù)合材料
了解航空航天和國防工業(yè)設(shè)計專家認為至關(guān)重要的復(fù)合材料新趨勢。通過本白皮書，您還可以了解回彈和制造規(guī)劃。
（2）A&D 行業(yè)的復(fù)合材料趨勢
復(fù)合材料對航空航天及國防 (A&D) 行業(yè)的重要性日益凸顯。事實上，Tech-Clarity 的“市場復(fù)合材料現(xiàn)狀”(Composite State of the Market) 研究表明，如今的 A&D 公司正爭先恐后地改用復(fù)合材料，以期減輕重量、提升性能并改善燃油經(jīng)濟性。該研究還發(fā)現(xiàn)，盡管復(fù)合材料具有顯著優(yōu)勢，但出于材料成本的考慮，各大公司應(yīng)設(shè)法對其進行更深入的了解。
二、制造網(wǎng)絡(luò)安全：數(shù)字線程中的數(shù)據(jù)保護
應(yīng)用增材制造技術(shù)時，全球的設(shè)計人員和制造商都對設(shè)計數(shù)據(jù)的安全性表示關(guān)注。Identify3D的這份白皮書討論了增材制造工作流程中，如何共享數(shù)字產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以及如何更好地保護這些數(shù)據(jù)。
使用增材制造技術(shù)作為最終制造方法時，通過Identify3D和西門子的產(chǎn)品，您可以確保從設(shè)計到制造的整個增材制造數(shù)據(jù)鏈，以保證數(shù)字數(shù)據(jù)和物理印刷產(chǎn)品的完整性。
展開 
比鋼強10倍，比鋁高8倍|可用于航空航天結(jié)構(gòu)件的3D打印連續(xù)纖維復(fù)合材料
航空中的碳纖維：不是金屬，勝過金屬
隨著材料學(xué)的發(fā)展，金屬已經(jīng)不再是我們的唯一選擇，有大量的非金屬材料因為特殊的性能而被被應(yīng)用到航空發(fā)動機中，如陶瓷材料和碳纖維。陶瓷因為其極佳的耐高溫性能而有可能在未來的航空發(fā)動機高溫部件中得到使用；碳纖維則以優(yōu)秀的比強度、比模量等綜合指標(biāo)被航空航天工業(yè)青睞。
碳纖維相比于金屬材料最明顯的一個優(yōu)點就是—輕。碳纖維密度一般在1400~2000kg每立方米，經(jīng)過環(huán)氧樹脂強化的碳纖維密度也不過1600kg每立方米而已，遠遠好于金屬材料。
而且這種材料抗拉強度極高，想要拉斷高強度碳纖維材料需要用拉斷同樣橫截面積鋼鐵的力的兩到四倍。
碳纖維（后三行）與金屬材料的對比
另外，碳纖維跟金屬材料不一樣，碳纖維材料并沒有所謂“疲勞強度”的概念，也就是說變化的力對于金屬材料來說是一種威脅，需要重點關(guān)注，但是放在碳纖維這里卻不叫什么事情。
上面這些優(yōu)點對于航空器材可以說是至關(guān)重要，因為這些東西是要飛上天的，所以自然是越輕越好，而且像航空發(fā)動機這樣的裝置，需要承受巨大、復(fù)雜的載荷，工作狀態(tài)下零件內(nèi)部會分布有復(fù)雜變化的載荷，有這么一種密度小、強度高、抗疲勞能力強的材料自然是極好的。
碳纖維在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，它可以被用來制造火箭的燃料儲藏罐，也可以用來制造飛機的外殼。尤其是現(xiàn)在先進民用客機制造中，碳纖維的使用比例已經(jīng)超過了50%。
展開 新聞速遞丨Altair 與美國威奇托州立大學(xué)國家航空航天研究所簽署戰(zhàn)略備忘錄，加速航空航天領(lǐng)域創(chuàng)新步伐
此次合作將推動數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用普及、為航空航天初創(chuàng)企業(yè)賦能，加速產(chǎn)品的研發(fā)與認證進程。
Altair 近日與威奇托州立大學(xué)國家航空航天研究所 (NIAR) 簽署戰(zhàn)略備忘錄，旨在推動航空航天領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。
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NIAR 是航空航天研究領(lǐng)域的優(yōu)秀專業(yè)機構(gòu)，此次合作將為市場引入更專業(yè)的技術(shù)并為落地應(yīng)用創(chuàng)造全新機遇。通過整合雙方的專業(yè)優(yōu)勢，我們將幫助成熟企業(yè)與初創(chuàng)企業(yè)更快實現(xiàn)創(chuàng)新、降低成本，并以更可持續(xù)的方式將產(chǎn)品推向市場。
—— Altair 航空航天業(yè)務(wù)高級副總裁
Pietro Cervellera
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此次合作聚焦三大核心領(lǐng)域：
推動數(shù)字孿生技術(shù)在行業(yè)中落地應(yīng)用：將 NIAR 的“分析認證法”(certification by analysis, CBA) 方法論與 Altair 的仿真及數(shù)據(jù)分析工具相結(jié)合，企業(yè)可更快速、高效地完成飛機、無人機及先進的飛行器的設(shè)計、測試與優(yōu)化，減少對高成本物理測試的依賴。
支持初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展：與 NIAR 及威奇托州立大學(xué)合作的航空航天與國防領(lǐng)域初創(chuàng)企業(yè)，將獲得 Altair 平臺的優(yōu)先使用權(quán)及相關(guān)培訓(xùn)，從而加快產(chǎn)品的研發(fā)、測試、認證與生產(chǎn)進程。
探索技術(shù)的全新應(yīng)用場景：雙方將共同探索數(shù)字孿生技術(shù)及 Altair 技術(shù)的更廣泛應(yīng)用方向，涵蓋維護保養(yǎng)、增材制造、機器人技術(shù)及防御系統(tǒng)等領(lǐng)域。
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與 Altair 簽署的這份戰(zhàn)略備忘錄對我們的學(xué)生、研究人員及行業(yè)合作伙伴而言意義重大。
它為客戶提供了世界一流的工具與專業(yè)資源，將有力推動航空航天技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，為培育下一代行業(yè)領(lǐng)軍者提供重要支撐。
展開 北航：航空發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設(shè)計技術(shù)
發(fā)動機結(jié)構(gòu)概率設(shè)計平臺的實現(xiàn)需要進行大量的迭代計算，每一次計算過程中幾何模型的變化都會引起網(wǎng)格、邊界條件等分析數(shù)據(jù)隨之變化。因而，幾何模型和分析模型之間的連接技術(shù)、網(wǎng)格自動重構(gòu)和自動加載等技術(shù)是需要解決的技術(shù)難點。
例如，北京航空航天大學(xué)結(jié)構(gòu)強度及多學(xué)科優(yōu)化課題組利用虛擬塊代替復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)建立靈活的多塊網(wǎng)格，引入隨動點的約束實現(xiàn)優(yōu)化迭代中幾何結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格重構(gòu)，解決了渦輪葉片多學(xué)科優(yōu)化（MDO）過程中高精度網(wǎng)格問題，見圖7。
北京航空航天大學(xué)結(jié)構(gòu)強度及多學(xué)科優(yōu)化課題組在國防973計劃支持下，在渦輪盤確定性設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，提出并建立了渦輪盤概率設(shè)計流程，初步建立了國內(nèi)第一個渦輪盤結(jié)構(gòu)概率設(shè)計系統(tǒng)（TPDS）。包含載荷譜處理、隨機變量處理、幾何建模、失效模式分析和設(shè)計決策等主要功能，并集成了如UG、ANSYS、MATLAB等商業(yè)軟件，見圖8。
需深化研究的幾個方面
發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設(shè)計技術(shù)成為解決先進發(fā)動機研發(fā)瓶頸的最有潛力關(guān)鍵技術(shù)之一，在國內(nèi)正逐漸用于先進航空發(fā)動機關(guān)鍵件的研制，局部得到了應(yīng)用，效果初顯。在下一步發(fā)展中，下列研究工作需要深化和加強。
1. 材料-工藝-結(jié)構(gòu)概率一體化設(shè)計
結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、工藝融合迭代是提高先進航空發(fā)動機研制水平的根本路徑。發(fā)動機結(jié)構(gòu)概率設(shè)計技術(shù)的有效應(yīng)用更是離不開材料、工藝的一體化考慮。因此，發(fā)動機結(jié)構(gòu)概率設(shè)計需要從設(shè)計源頭出發(fā)，揭示典型結(jié)構(gòu)制造敏感參數(shù)對發(fā)動機結(jié)構(gòu)可靠性的影響機制與規(guī)律調(diào)控，形成融合制造敏感參數(shù)的發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)概率設(shè)計方法，從而建立發(fā)動機材料-工藝-結(jié)構(gòu)概率一體化設(shè)計理論與方法。
2.
展開 航空航天鋁合金材料發(fā)展方向及工藝處理
該系列鋁合金最初是在航空航天的應(yīng)用背景下研發(fā)的，目前已發(fā)展成為世界各國軍、民用飛機的主要結(jié)構(gòu)材料，在飛機結(jié)構(gòu)件中占到70-80%比重，并在很多領(lǐng)域替代了昂貴的鈦合金，成為不可缺少的重要輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。隨著現(xiàn)代航空航天領(lǐng)域，核工業(yè)，交通運輸業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對結(jié)構(gòu)件的綜合性能提出了更高的要求，集質(zhì)輕、高強、高韌、高斷裂韌性、抗應(yīng)力腐蝕能力于一身的新一代超高強鋁合金無疑是首選方案。
航空航天用鋁合金發(fā)展背景及現(xiàn)狀
鋁合金作為一種較為成熟的輕質(zhì)高強合金材料在航空航天中的使用量巨大，鋁合金材料一般作為結(jié)構(gòu)材料使用，比鋼有更高的比強度和更優(yōu)異的加工性能。
航空航天領(lǐng)域主要發(fā)展高強、高韌性和耐腐蝕性強的鋁合金材料以滿足航空航天嚴苛的使用條件，應(yīng)用比較多的為2000系和7000系鋁合金，在高強鋁合金的基礎(chǔ)上進行工藝的改良和材料配方的改進，通過粉末冶金、噴射成型等創(chuàng)新的生產(chǎn)工藝發(fā)展性能更優(yōu)異的輕質(zhì)鋁合金材料，開展鋁基復(fù)合材料及超塑性鋁合金材料相關(guān)研究。
在輕質(zhì)高強鋁合金的發(fā)展應(yīng)用過程中，應(yīng)力腐蝕問題是伴隨鋁合金的整個應(yīng)用發(fā)展史之中的主要問題，如何削弱或延緩高強度鋁合金在使用過程中的應(yīng)力腐蝕問題，成為鋁合金應(yīng)用過程中的主要難題。
在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較多的有2000系鋁合金的主體成分主要是鋁(Al)、銅(Cu)、鎂(Mg)3種元素，7000系的鋁合金主要成分是Al、鋅(Zn)、Mg、Cu元素，還有一些通過加入一些特殊元素獲得的高性能(高強、高韌、耐腐蝕性能)鋁合金材料。
展開 航空航天結(jié)構(gòu)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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