SiCp/Al复合材料超声振动复合切削加工技术研究

SiCp/Al复合材料是具有优良物理、机械性能的难加工材料,常规切削加工存在加工精度及表面质量差的问题。为解决此类材料精密加工问题,采用超声振动复合切削加工方法,设计了专用的超声振动复合切削加工装置,并进行切削加工试验研究。试验结果表明,超声振动切削加工可显著提高SiCp/Al复合材料加工精度及表面质量。     

声发射在纤维增强塑料方面的应用

声发射法是探测固体中产生裂纹、变形等局部细观变化的有力手段,作为一种工业技术已经进行了十多年的研究,其应用范围正在扩大。过去用于金属材料和岩石等,现在已遍及纤维增强塑料、增强金属等复合材料以及陶瓷、塑料等许多方面。在纤维增强塑料中,多数纤维以不同方向且不连续地存在于基体中,因此采用射线穿透法及超声反射法探伤容易产生问题。而声发射法是检测动态破坏过程的出色的无损检测方法,在检测材料内部产生破坏现象方面可发挥很大的威力。据资料报导,声发射法,     

超隔热材料理论探究

为新型超隔热材料研究提供理论依据,给出一种超材料简单结构模型,根据原子振动波传播的基本理论,用转移矩阵理论和不同区间边界上应力,以及振幅连续关系推导出超材料中声子的本征方程。它清楚表明了声子频率与原子层结构参数及特性参数的非线性关系。讨论了不同条件下声子的模数与频率,给出了两种特定条件下的初步解。初步解表明:不同的原子层结构设计,声子频率不同,声子振动模数也不同。只要选择合适的原子层结构,就能降低声子振动模数和调节声子振动频率,从而降低材料热传导系数。对某些特定设计的超级材料,有不存在声子振动模的可能,这样的材料不能传播热声子,也就不能有效传递热量,这对新型隔热材料研究是非常有意义的。     

超声检漏方法及应用研究

超声检漏法是一种新型可快速定位漏点的无损检测方法。文章对泄漏超声进行了理论分析,说明了方向角、检测距离等信号检出影响因素,建立了真空系统泄漏CFD模型,进行参数计算,并进行了真空系统泄漏超声检测试验和阀门内漏超声检测试验,总结出超声检漏试验方法,并初步得到声信号与泄漏量间的函数关系。     

某航天器天线声振组合环境试验与单项环境试验对比研究

由于受地面试验技术条件的限制,目前用单项噪声或振动环境试验来模拟航天器发射及飞行过程经历的声振复合环境。文章以某航天器天线为对象,开展了声与振组合环境试验与单独噪声、单独随机振动试验的对比分析:对于该航天器天线,单独噪声试验在低频区域激励效应较差;单独振动试验则在高频部分存在结构响应衰减;声振组合试验由于耦合效应对结构高频段的响应产生抑制,使得高频部分的响应被削弱。     

功率超声换能器应用与设计

本文主要介绍了功率超声在工业方面的应用，并介绍了清洗用功率超声换能器的设计，详细阐述了其结构特点、振动方程、振速分布及应力分布等。     

颗粒增强铝基复合材料的振动切削研究

从切屑形态、切屑变形系数和剪切角、表面微观形貌、表面粗糙度和残余应力几个方面研究了超声振动切削颗粒增强铝基复合材料的特点，得出超声振动切削具有减小切屑变形、减少表面损伤、降低表面粗糙度、增大表面压应力等功效，说明超声振动切削也适合于颗粒增强铝基复合材料的精密切削，为金属基复合材料的精密切削指出了一条新的道路。     

复合材料的无损检测新进展

近年来国外在复合材料无损检测方面有很大进展,采用的技术有X射线CT、超声法、核磁共振和声发射等。最近美国又提出一种用声发射数据预测φ460mm石墨/环氧压力容器的爆破压力方法,即是从水压检测试验中取得声发射数据,由这些数据归纳出一个预测爆破压力的线性方程。     

热声载荷下高温合金薄壁结构非线性动态响应特性

针对航空航天薄壁结构热声疲劳问题,采用解析法和有限元法相结合,研究矩形薄板样件的非线性动态响应特性。首先,推导了四边简支矩形板在热声载荷下的四阶非线性偏微分大挠度运动方程,并利用伽辽金法将其转化为模态坐标系下的二阶微分方程组;对该方程组进行单自由度简化,计算并分析了平面温度与温度梯度对矩形板振动响应的影响。然后,采用有限元方法计算出四边简支矩形钛合金板在不同温度下的模态频率,以及定常声压级、不同温度下的振动位移和应力响应,并着重对位移功率谱密度进行了详细分析。基于上述计算结果,对响应基频随温度变化关系进行了对比分析,并研究了矩形板屈曲和跳变响应特征。     

充液容器流固耦合模态仿真分析研究

主要介绍目前容器类流固耦合模态分析最常用的两种计算方法:声固耦合法及虚拟质量法。从理论上分别对这两种方法进行分析,并指出它们之间的联系与区别:虚拟质量法采用了声固耦合法在不可压缩流体情况下的形式,并有所改进,即流体的作用完全由虚拟质量阵来体现,而流体的虚拟质量阵则通过具有解析解性质的边界元法获得。最后,通过开口方槽干状态、湿状态的无阻尼模态仿真分析研究,揭示出流体对结构模态特性影响的变化规律,同时指出了两种方法(虚拟质量法、声固耦合法)对结构湿模态计算结果有规律性的差异:随着振动频率的升高,不仅容器内流体对结构模态特性的影响在减小,分析湿模态的两种方法所得到的计算结果之间的差别也在逐渐减小。     

螺栓连接松动的导波监测技术综述

螺栓连接件使结构易于安装或拆卸,同时还可以承受较大的载荷,广泛应用于航空航天结构中。然而,螺栓在复杂服役环境中很容易发生松动,因此准确监测螺栓预紧力对于确保结构的可靠性和安全性具有重要意义。经过多年的发展,基于超声导波的结构健康监测方法逐渐成为螺栓连接松动监测的重要技术手段之一。对典型的螺栓预紧力导波监测方法进行了综述,包括导波能量耗散法、时间反转法、接触声学非线性法和混沌超声法等方法,介绍了这些方法的基本原理和发展现状。同时,通过实验将目前应用较多的导波能量耗散法、时间反转法进行了对比,结果表明时间反转法的监测灵敏度更高。     

载人航天器内超声在轨检漏的应用基础研究

载人航天器在轨运行发生泄漏会造成极大的危害,需要及时检测和定位,超声检漏设备是一种便捷有效的在轨检漏方案。文章分析了航天器泄漏产生超声波的原理并计算了对应的中心频率,分析了声压衰减原理并计算了衰减范围,通过试验得到4种漏孔的拟合曲线和方程,针对拟合曲线进行了试验验证。结果表明：在20～500 mm的感知范围内,超声波声压随距离的增大呈一阶指数衰减,并随漏孔直径的增大而增大。本文研究结果可为航天器超声在轨检漏仪的研制和使用提供参考。     

Electrostatic and acoustic instrumentation for material science processing in space

The use of electrostatic forces in the design of a positioning system and acoustic forces in the implementation of a mixing system for material science experiments on Spacelab are described. The electrostatic positioning of samples is described with special reference to its advantages and disadvantages with regard to other positioning methods. The design of such a positioner is described including the considerations relating to the processing of both high and low vapour pressure materials in a positioner compatible with both the isothermal heating facility (IHF) and the mirror heating facility (MHF) of Spacelab under microgravity (10^?4–10^?3 g) conditions. The application of acoustic and ultrasonic forces to the problem of sample mixing in material science experiments is explained. The design of a mixer compatible with existing furnace hardware for Spacelab and capable of effectively mixing samples at temperatures up to 1200°C is described. Tests of the mixer show that a 15 μm displacement adequate for good mixing can be achieved with a d.c. power input of 23 W and a conversion efficiency of 70%. Tests on alumina particles and carbon fibres in various alloy matrices show that complete wetting can be achieved.     

一种小口径火箭弹弹头超声检测方法

针对小口径镁合金火箭弹弹头的结构和存在缺陷的类型,采用水浸式的超声检测方法,分析了偏心距和水声程对检测灵敏度的影响,推导出了偏心距和水声程的计算方法。通过与X射线对弹头检测结果的对比分析可知,采用中心频率为5 MHz的水浸式聚焦探头,能准确检测出弹头内部存在的夹杂和裂纹缺陷,并对表面的划伤缺陷也有很高的检测灵敏度。通过C扫描方式对缺陷特征的重构,能直观地判定缺陷的位置、形状和大小。为小口径火箭弹弹头的缺陷检测提供了一种有效的检测手段。     

空间站舱内噪声仿真、验证与声源布局优化

文章开展了空间站舱内噪声仿真研究,给出了声学参数设置方法,使用FE/FEM耦合方法和SEA方法完成了空间站模拟舱建模仿真分析,设计了模拟舱噪声验证试验,提出了基于声功率等效的声源模拟技术,证明了两种方法结合可在全频段较好地预示空间站舱内噪声环境,仿真总声压级与测试结果偏差在2 d B以内。最后对空间站的声源布局进行了优化分析,结果表明集中布局更有利于降低噪声水平。     

900m~3混响室及其声源的声学特性的工程研究

文章对900 m3混响室及其声源的声学特性进行了实验研究,并用工程方法测试计算了混响时间、声功率以及声源的频率特性,对一些实验结果进行了探讨。根据声压级的衰变量与时间的线性关系,利用突然断开声源的方法计算了混响时间,并由混响时间讨论了参考声源功率谱下混响室谱成形能力问题。分别以混响室法和近似行波场法测算了声功率,指出两种方法的区别与联系。利用近似行波场法,以白噪声信号驱动音头评估了其频率特性。通过实验数据分别探讨了混响室统计频率与号筒声损耗问题,提出“统计频率下限”与号筒声损耗的估算方法。该项工作还有待深入研究。     

空间站吸声降噪设计的仿真评估与验证

文章针对空间站吸声降噪设计中存在的降噪效果评估问题,以空间站缩比结构为研究对象,利用声学有限元法进行吸声降噪设计仿真评估。首先建立适用于空间站的吸声降噪设计仿真评估模型,然后通过地面噪声试验验证仿真模型的准确性;最后对几种空间站可用的不同性质的吸声材料在缩比结构中的降噪效果进行了定量仿真评估。结果表明塑料泡沫的降噪效果最好,其次是浇注泡沫;浇注泡沫的质量相对较轻。本研究可为预先定量评估空间站吸声降噪设计提供参考。     

航天器红外成像检漏方法研究

红外成像检漏技术以其独特的优势在航天器检漏领域有良好的发展应用前景。文章分析了红外光谱吸收成像检漏方法、红外光声成像检漏方法及红外热成像检漏方法的基本原理与应用实例,分析研究了这几种不同红外检漏方法的特点及在航天器检漏中的应用范围,并为实施航天器红外检漏方法提供了研究思路与途径。     

飞行器管路异质界面损伤超声导波传播机理仿真分析

超声导波具有在传播路径上能量衰减小,传播距离远,可以实现大范围、全方位管路监测的优点,在航天飞行器管路监测领域具有巨大的潜在应用价值。建立了飞行器管路损伤和典型管路异质界面(焊缝、充气/充液管路)模型,研究了超声导波在管路损伤和典型异质界面耦合中传播机理,为飞行器管路损伤提取和定量评估提供了有效的分析手段。     

高频燃烧不稳定性的试验研究方法及面临的挑战

采用特征时间法分析了液体火箭发动机燃烧子过程的响应特性,指出了高频燃烧不稳定性试验研究的重点。介绍了国内外典型的高频燃烧不稳定性模拟实验方法与试验装置,认为推力室声学、低压燃烧不稳定性模拟试验以及喷嘴动力学试验研究是目前指导工程设计的主要途径,高压燃烧过程试验和光学测量技术是未来充分认识其激励机理的关键。