超低温自补偿应变片及其性能

为了确保火箭液氢液氧贮箱、氢氧发动机以及其他各种结构或部件安全可靠,必须准确地了解结构或部件在低温环境下的应力大小及其分布。目前,在低温下测量结构或部件应力的唯一有效方法,仍然是采用低温应变片的电测方法,它不仅具有价格便宜,安装方便等优点,而且所用的测量仪器简单,测量精度高,便于多点自动测量及数据的自动处理。通常市售的应变片,由于它们由温度变化产生的热输出值相当大,容易造成较大的误     

SND和WK型两种低温应变片的初步比较

在低温环境条件下的结构或部件的强度试验中,为了获得较高的应变测量精度,除必须注意选择热输出小而稳定的低温应变片外,还应根据测量精度的综合要求,选择合适的粘贴应变片的胶粘剂及相应的固化工艺条件。通常使用胶粘剂时都必须满足厂方提供的固化条件(温度、压力、时间),只有这样才能达到最佳性能,但是在使用场合,由于实际条件的限制,特别是大型结构或部件要达到厂     

超低温应变电测技术

用电阻应变片测量应变(应力),由于其灵敏度高、标距理想、使用灵活等多方面的优点,在材料特性试验和结构强度试验中被广泛应用,目前我国对常温、中高温及充水(或油)的内外压试验中的应变电测技术较为普及和成熟。对于超低温环境下的应变电测技术,尚未见到专门的研究报告,特别是在液氧、液氢     

用应变片测量应力的改进方法—二向应力片及三向应力片

本文就应变片直接测量应力的方法进行了探讨，提出二向应力片及三向应力片原理，使在实验应力分析的电测场合中，对于某点的应力分量的测量，无需进行几个应变片数据的分别采集，再综合成应力分量（正应力或剪应力），使读数应变与应力分量一一对应，且各测量数据之间在算法上没有耦合。二向应力片及三向应力片的使用，简化了测量数据的处理过程，在动态测量特别是冲击力测量中，具有一定的实用意义。     

7:1玻璃布/聚酯层合板在低温下的力学性能

一、引言在航空和航天飞行器结构中,部分零、部件已经采用了复合材料,例如,飞行器体外悬伸杆,卫星壳体,火箭发动机部分外壳和本体,低温容器,导弹仪器舱,等等,其中有些部件要在低温(有时接近零下200℃)下承受动、静载荷,因此研究复合材料在低温下的破坏机理和力学性质是有实际意义的。迄今为止,这方面的研究甚少。本文研究玻璃钢在低温(-196℃)下的断裂韧度、断裂机理和强度极限,为了更清楚     

远场应变法测量应力强度因子

本文给出一种将常规电阻应变片贴在距裂纹尖端较远处测量Ⅰ型裂纹应力强度因子K_1的方法。此法实际上是一种实验法与数值法相结合的方法。用实验法测出应变,应变又可以用含待定系数的Williams级数表示,它们组成一组线性代数方程组。解此方程组,可获得待定系数,由待定系数与应力强度因子的已知关系,可求出K_1。 远场应变测量法,避开了裂纹尖端邻域应变梯度很大的区域和可能的塑性区,因而应变测量比较准确。 测出的应变输入数据处理设备及计算机就可以快速实时地知道含裂纹结构在承载情况的K_1,便于进行破坏控制,使设备安全而可靠的工作。     

低温风洞绝热结构设计与性能分析

绝热结构设计是建造大型低温风洞的关键环节之一。结合数值计算与试验,开展了绝热结构设计和性能分析研究。基于风洞运行条件,对绝热结构进行了设计和选材;建立了绝热结构有限元模型,基于风洞运行的最恶劣工况对绝热结构性能进行了数值计算分析,分析其绝热特性和应力分布规律。设计构建了可模拟低温风洞服役环境的试验舱平台,开展了低温交变压力冲击下的应力/应变和温度测量试验。研究结果表明:设计的绝热结构满足低温风洞运行要求,设计的试验舱平台适用于绝热结构性能考核,也为研究其他材料在低温环境下的热力学性能提供了一套可靠的试验平台。     

测定塑性应力的一种图解法及应力-应变曲线修正

本文根据塑性变形下的应力-应变关系,提出用应变片电测法来求出塑性应力的专用材料图解法。它比国内外现有的图解法具有制图简单、图线规则、使用方便的优点。本文还讨论了根据原材料的应力-应变曲线和横向应变-纵向应变曲线,对于加工后屈服极限改变的构件材料,通过对它的应变进行实测,推算出测量处材料的修正应力-应变曲线的方法,使在实际构件的塑性应力实验分析中所采用的应力-应变模型,接近于真实情况,从而减少计算误差,具有一定的实用意义。     

可用于标定的精确的表面温度测量系统

在结构热强度试验中,表面温发温度测量占有很重要的位置。结构试验中的表面温度摸拟,热应力计算,试验误差的分析……等等都必须建立在精确的表面温度测量的基础上。目前在表面温度测量中存在的关键问题是:如何在使用环境中对表面温度传感器(如热偶等)进行标定。美国最大的热强度试验室(莱特、彼得逊空军基地、空军飞行动力实验室)在这方面作了一些工作。下面的两篇文章所谈的系统就是一种可用于标定的、精确的表面温度测量系统。1、Standardizing Surface-Temperature Measurement发表在《Proceedings of Instrument Soeiet,of America Twelfth Natinal ISA     

小孔法测量非均匀残余应力的数据处理与误差分析

讨论了逐层钻孔法测量非均匀残余应力的释放应变处理和测量误差对残余应力计算精度的影响。利用转换应力、转换应变，可方便地计算残余应力值。受小孔法本身缺陷的限制，计算所得残余应力误差随孔深增加而加大，测量深度约为应变片平均半径的一半。     

CZ-5大型结构及低温贮箱静强度试验技术研究

CZ-5新一代运载火箭结构静强度试验的特点是高载荷大尺寸、捆绑载荷、低温贮箱。本文介绍了型号研制过程中静强度试验领域关键技术,主要包括:地基平衡和自平衡相结合的承力系统及高载荷大尺寸结构静力试验方法;大型贮箱低温应变计粘贴工艺研究和低温静力试验测试技术;以及设计一套开放式的超低温(-196°C、)环境下焊接试片拉伸试验及全场数据分析系统,并获得了低温贮箱焊接试片的焊缝区、熔合区、母材区域的低温力学性能。为新一代大运载火箭结构静强度试验提供技术支撑。     

冗余系统两种应力-强度分布模型的可靠度计算

本文运用应力-强度干涉理论,说明如何确定相同设备(或元件)构成的冗余系统的可靠性。讨论了冗余系统的并联和从n中取k两种结构形式的数学模型,推导了应力和强度服从瑞利分布的并联冗余系统,以及应力和强度分别服从麦克思韦分布和瑞利分布n中取k冗余系统的数学公式。最后,给出这两个模型在应力作用下,对应于不同的强度参数,设备或元件的可靠性曲线,直观地说明应力强度参数的改变对可靠性的影响。     

采用锁相技术实现脉冲回波迭加的超声应力测量法

超声应力测量能够实测机械零件或结构件的体积应力,它在实验应力分析中具有一定的使用价值,可以作为诸应力测量法中的一个补充。本文提出采用锁相技术实现脉冲回波迭加的超声应力测量法,不仅思路新颖,技术先进,还能消除目前采用的各种回波重合法进行应力测量所带来的误差,使测量的时间分辨率很容易达到10~(-8)秒;如果在电路上再作某些改进,随着一些高速电子器件的出现,有可能使它的时间分辨率达到10~(-10)秒;同时还能实现超声应力测量过程的自动化。     

超低温环境下结构材料的应力—应变关系

本文系统介绍强度试验中结构材料在超低温环境下(通常指在-150℃以下)的应力—应变关系式,计算方法及其计算程序设计等问题。并以铝合金为例,对试验结果和理论计算进行了比较,结果比较满意。     

正态-极小值Ⅰ型模式结构可靠性的Bayes、Fiducial及经典近似限

对于正态(分布参数未知)-极小值Ⅰ型(分布参数已知)模式,在皮力的均值比强度的均值小得多且应力的方差很小的条件下,本文给出了它的结构可靠性的Bayes、Fiducial及经典近似限。     

平板及减阻沟槽表面雷诺切应力的实验研究

利用二维LDV系统对零压力梯度下光滑面和减阻沟槽面湍流边界层流场进行对比测量.着重考察了相同流动条件下光滑面、沟槽面的槽及峰上部区域雷诺切应力的分布特性,并利用象限分析法研究了沟槽面对湍流边界层相干结构的影响.研究发现:减阻沟槽面槽峰增强了雷诺切应力水平,使其上部区域下扫事件的平均强度增强;而槽部则抑制了雷诺切应力水平,削弱了其上部区域下扫事件的强度;沟槽上部区域雷诺切应力水平的降低幅度高于槽峰上的增加幅度.由此可以认为:沟槽的抑制作用抵消了沟槽峰部的增强效果,使得近壁区内动量交换水平减弱,从而,减阻沟槽面的雷诺切应力在总体上表现为减小.     

高精度二维数字图像相关测量系统应变测量精度的实验研究

作为一种简单有效的非接触、全场光学测试方法,二维数字图像相关法(2D-DIC)已在不同领域广泛用于平面物体表面的面内位移和应变测量。为避免实际成像系统固有的(如镜头畸变)以及测量过程中不可避免出现的各种不利因素(如物面离面位移、相机自热)带来的变形测量误差,建立了使用高质量双远心镜头的高精度2D-DIC测量系统。为验证该系统的应变测量精度,对铝合金进行了弹性小变形范围内拉伸实验,并用所建立的2D-DIC测量系统和使用直角应变花的电测法同时测量每级载荷下的横向和纵向应变。实验结果显示建立的2D-DIC测量系统与修正横向效应后的应变电测结果的平均绝对偏差小于10με,由2D-DIC测得的弹性模量和泊松比也与应变片测量结果吻合良好。实验结果表明建立的高精度2D-DIC测量系统可用于工程中材料或结构表面面内小应变的准确测量。     

流动多参数场的单帧图像法测量方法研究

在采用单帧单曝光图像法(SFSE )研究射流卷吸流场测量应用的基础上,提出了单帧多曝光图像法(SFME)。该方法不仅可以测得流场的速度场,还可以得到加速度场、力场以及湍流强度、湍流应力等多个场参数。应用 SFSE 和 SFME 方法,对圆管淹没水射流的卷吸涡结构进行高分辨率图像可视化初步测量实验研究,测量空间分辨率达到1.125μm,发现了一些未见文献报道的涡结构,清晰地显示了射流卷吸涡的发展演变过程。实验结果表明 SFSE 和 SFME 方法用于观测微米级的流场湍流流动和涡结构,可以较其他方法得到更丰富的流场参数信息。与其他流场测量方法比较,该方法测量装置简单,空间分辨率高,对实验条件要求低,能够更加直观地显示流场多参数信息并用于微观流场的测量。     

硬质合金与结构钢钎焊结构低温力学性能试验

针对航天器产品恶劣工况对材料及连接方式高抗拉、抗剪强度力学性能的需求,设计试验验证了深低温至高温环境下真空钎焊与火焰钎焊试样拉伸与剪切性能：真空钎焊在-233 ℃条件下抗拉强度可达536 MPa、剪切强度可达260 MPa、-150 ℃时剪切强度300 MPa、常温剪切强度212 MPa,低温下剪切强度值更高且皆优于火焰钎焊对应温度下试样的结果。同时研究了真空钎焊工艺对合金钢40CrNiMoA材料性能的影响,真空钎焊工艺加工过程使材料本身抗拉强度下降约38%,表面硬度值下降约25%。并测量了真空钎焊试样200 ℃高温条件下抗拉强度为804 MPa,剪切强度为239 MPa。通过试验研究了不同焊接工艺对结构焊接后力学性能的影响,该试验结果对后续航天器结构设计工作具有一定的指导作用。     

高精度六分量应变天平研究

风洞天平测量精度是改善模型风洞试验测量精度的主要因素 ,我国进行了大量研究。本文做了三个方面的工作 :( 1 )设计低干扰的天平阻力元 ;( 2 )选择带温度补偿的高质量的应变计 ;( 3 )选择优质应变片并仔细粘贴。将这些科研成果应用于一台 1 8六分量应变天平上 ,并利用该天平在超音速风洞中对 GB-0 4标模进行气动力测量 ,其测量精度达到国际标准