Mechanical Properties of Laser Welded Joints of High Volume Fraction SiCp/Al Aluminum Matrix Composite

High volume fraction SiCp/Al aluminum matrix composite possesses a variety of outstanding properties,such as high thermal conductivity and low coefficient of thermal expansion.It is widely applied in many fields,especially in automotive and aerospace.An orthogonal experiment is conducted to study the effects of relevant parameters on the mechanical properties by CO2 laser.Then the micro-hardness in different regions is measured.The effects of such parameters as laser power,middle layer thickness and welding speed on the tensile strength of the welded joints are discussed.The experimental results indicate that the maximum of the tensile strength of the welded joints is attained at the laser power of 1 200 W,the welding speed of 1.5 m/min and the middle layer thickness of 0.3 mm.In addition,the mechanism of the improvement of micro-hardness on the weld bead is also analyzed.     

Influence of Patch Side of Heat-Ray Absorbing Film on One-Dimensional Unsteady Thermal Stresses in Window Glass

Heat-ray absorbing film is used to be bonded on the existing sheet glasses of the windows.It is effective for air-conditioning energy saving against the global warming,because it absorbs heat-ray in the thin film and decreases the incoming heat-ray into the room.On the other hand,the sheet glasses increase the temperature at the surface which the sheet is bonded and sometimes yield heat cracks by thermal stresses.It is important to know the state of thermal stresses accurately in order to develop the heat-ray absorbing film with higher performance and without heat cracks.In this paper,the analysis model is treated as the two-layer plate of the conventional soda sheet glass and the heat-ray absorbing film with different absorptivities.The unsteady temperature and thermal stresses are analyzed and calculated numerically.The influence of the patch side,which the heat-ray absorbing film is bonded at the exterior side or the interior side,on the heat-ray absorbing performance and the thermal stresses is discussed.It is found that the alternative patch side has no effect on the heat-ray absorbing performance and that the patch side is recommended to be interior side from a view point of decreasing thermal stresses against the heat crack of glasses.     

三向应力状态分析的图解法

本文根据斜截面上应力分量的计算式,提出了“辅助应力圆”的概念,以“辅助应力圆”和莫尔圆的组合探讨了三向应力状态下任意斜截面上应力分量的图解法,以及获得主应力和主方位角的方法。     

圆柱壳热应力的理论与实验研究

本文根据薄壳的经典理论,导出了在受有轴对称的多项式温度分布条件下,圆柱壳的位移、内力和热应力的理论公式。并以三次多项式温度分布为例,计算了三种边界条件(自由端、固支端、简支端)下,理论的和有限元的热应力曲线,对固支端进行了热应力实验,绘制了实验曲线。最后,对三种情况作了分析对比,结果表明,理论与有限元计算曲线相当吻合,计算与实验曲线分布趋势一致。     

Aero-thermo-elastic Numerical Calculation and Analysis of Spinning Rocket

The application of computational fluid dynamics/computational solid method （CFD/CSM） on solving the aero-thermo-elastic problem of spinning rocket is introduced. Firstly, the aerodynamic coefficients of a rocket are calculated, and the results are compared with the available experimental data, which verified the accuracy of the CFD output. Then, analysis is carried using ANSYS Workbench multi-physics coupling platform, which includes fluid, thermal, and structural solvers. The results show that spinning causes a significant effect on the de formations and stresses. Furthermore, thermal stresses due to high temperature at the rocket warhead and tail edges have a dominated effect, even more than those produced by aerodynamic forces. Consequently, this important outcome should be taken into consideration during the rocket design stages.     

激光辐照工艺参数对提高30CrMnSiA钢的门槛值和剩余寿命的影响

对使用的结构材料采用激光辐照表面处理技术以提高其抗疲劳断裂的性能,一直是近年来研究的热点。本文的研究结果表明,在合理的激光辐照工艺参数下,对提高30CrMnSiA钢的疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th)、延长其剩余寿命有明显的效果。可望该技术能作为延寿手段在工程构件中得到应用。     

热惯性对热冲击半无限体热应力影响非傅立叶效应研究

考虑超快速加热引起传热过程的非傅立叶效应,基于线性热弹性理论和表面热惯性特性,建立了带惯性第一类边界条件的半无限体的动态温度场、热应力场方程组。用拉普拉斯变换法对方程组进行求解。结果表明,快速加热在半无限体内产生温度场和应力场,且热和应力呈波动输运机制。讨论了温升率或热惯性对半空间温度场和应力场的影响,比较弹性波波速与热波波速之比动态热应力的影响。     

高温燃气引射系统对接试验验证

引射系统是化学激光器排气系统的核心组件。为提高排气系统引射效率并适应小型化、经济性等要求，提出一种采用燃气发生器产生高温燃气的引射气源方案，建立了"基于航空发动机单喷嘴燃烧室结构的燃气发生器+两级超声速引射器"组合的引射系统试验平台，开展了燃气发生器独立热试车，并实现了与引射器的对接试验。结果表明:燃气发生器点火可靠，运行稳定；在高温燃气的引射作用下，引射器启动迅速，工作平稳，各项性能指标优于设计值；引射燃气温度一定范围内的变化基本不影响引射器工作性能。相关研究结果可为引射系统方案设计及选取提供参考。     

轻质点阵主动冷却壁板热流固耦合响应分析

提出一类以点阵材料为夹芯的新型轻质主动冷却壁板,研究了Ma=6条件下的该壁板的流固耦合传热性能及热结构响应性能,并从热防护、热强度和轻量化等几个方面与槽道式主动冷却结构进行了综合比较。采用三维流固耦合共轭传热数值计算方法,考虑了几种典型的点阵夹层结构与冷却液动态换热过程的相互影响,分析中考虑了碳氢燃料与合金材料热物理性质随温度的变化以及湍流换热,求解获得了流体与结构的三维瞬态温度场,并通过顺序耦合求解获得了结构的应力场。计算结果表明,在相同的热环境下,高孔隙率的轻质点阵夹层结构的流固界面换热性能远高于槽道式主动冷却结构,因此结构的最高温度也较低,同时应力集中问题也有所缓解。通过对不同构型的点阵夹层结构的比较发现,胞元构型对其传热性能和结构应力应变有显著的影响。     

JK—20D型半导体激光治疗仪的研制

本文介绍了一种医用半导体激光的光路、恒流源及控制保护电路、温控、结构等方面的设计。该仪器的激光波长810nm,输出光功率0－468mW连续可调，可用于激光理疗和激光针灸等临床应用。     

阶跃热流冲击加热半无限体动态热应力分析

考虑超快速加热引起传热过程的非傅立叶效应，建立了第二类边界条件下的半无限体的动态热流场，热应力场方程组。用拉普拉斯变换法对方程组进行求解。结果表明，快速加速在半无限体内产生一个热波和两种热应力波。热波通过之时引起当地温度突然升高。应力波的波前通过之时该处应力突然增加；并对热波和弹性膨胀波波速比率对半无限体动态应力的影响作了研究分析。     

直接金属粉末激光烧结温度场的数值模拟研究

初步建立了用于模拟直接金属粉末激光烧结过程中传热行为的数学模型，该模型考虑了诸如传导、辐射和对流等与烧结有关的热现象。给出了固相、液相和气相共存的金属粉末烧结体系导热系数的计算方法。考虑到激光束的持续移动，采用了坐标原点位于光斑中心的动坐标系来简化方程的求解计算。在绝热边界条件和热物性参数恒定的假设下，求得了在基模高斯光束近似作用下热传导方程的解析解。运用FORTRAN语言编写了运算程序．并对铜粉激光烧结的温度场进行了数值模拟，模拟结果与初步实验结果较为吻合。     

零件近净成形新工艺——差温无模锻造热力耦合有限元模拟分析

以AIS1045钢圆柱体在环形加热源局部加热下的差温无模锻造为例，利用热力耦合有限元方法模拟其成形过程。模拟结果表明，差温无模锻造作为零件近净成形的一种新工艺是可行的。差温无模锻造成形的关键是要获得和控制金属坯料内部适宜的不均匀分布温度场，加热环和冷却环的适当组合可以获得成形所需的温度分布花样。在快速变形方式下，变形前的温度分布花样基本上决定了金属的流动模式，变形过程的持续加热对其影响甚微；在慢速变形方式下，变形过程的持续加热对金属的流动模式产生一定的影响。     

激光功率对激光熔覆Ni包WC涂层组织与性能的影响

采用IPG YLS-6000型 大功率光纤激光器在42CrMo合金表面制备Ni包WC涂层，研究激光功率对涂层组织及性能的影响。研究表明:随着激光功率的增大，涂层组织呈粗化趋势;且在激光功率的增大过程中，涂层中WC颗粒逐渐分解为Fe-C化合物，硬度逐渐减小;当激光功率为1 800 W时，显微硬度达到最大值1 050 HV;Ni包WC涂层显著提高了基材的耐磨性，在同等磨损条件下，涂层的磨损量仅为基体试件的1/5，但激光功率对涂层磨损量的影响不大。     

基于脉冲加热法的薄膜热流传感器热物性参数测量技术研究

在激波风洞测热试验中，高精度的薄膜热流传感器热物性参数对于提高热流测量精度十分重要。利用积分球能收集反射光能、其反射光具有高均匀性的特性，提出了基于脉冲加热装置测量薄膜热流传感器表面、直接标定热物性参数的方法。基于该方法，搭建了用于测量薄膜热流传感器基底材料热物性参数的脉冲加热装置，并详细介绍了测量装置的系统组成和工作原理。该脉冲加热装置能够较好地模拟脉冲型风洞中薄膜热流传感器被加热的过程，可以精确标定热流值和薄膜热流传感器基底材料的热物性参数。研究结果表明:研制的脉冲加热测量装置具有操作便捷、试样制备简单和标定精度高等优点，其加热方式为瞬态加热，能较好地模拟传感器在脉冲型风洞中的使用环境，可以提高脉冲风洞中热流测量结果的精度。     

激光等离子体对靶冲量传递的实验研究

针对激光对靶冲量传递问题,提出了悬摆法和光电测速法相结合的测量方法,并应用该技术测量了不同激光功率密度下的激光支持爆轰波对靶产生的冲量,得到了聚焦透镜焦点附近的靶获得的冲量、冲量耦合系数和作用激光功率密度呈非线性关系,且随着作用激光功率密度的增加冲量耦合系数呈饱和趋势,最后根据有关理论对实验测试结果进行了解释。     

高斯激光束照射圆柱体一端面上引起温升和热应力的分析

激光加热应用很广，热应力是一常见现象。本文讨论的内容是来自辐射加固技术和激光武器效应中遇到的一个问题，因此，对其剖析具有很大的实用价值和理论意义。     

开孔变刚度层合板压缩屈曲性能研究

针对开孔变刚度层合板,建立3种尺寸的层合板有限元模型,采用了线性屈曲、引入残余热应力的线性屈曲和引入初始缺陷的非线性屈曲的3种分析方法,研究了开孔层合板在压缩条件下的屈曲行为,并通过自动铺丝制造层合板进行试验对比,对3种方法的合理性进行了分析。结果表明,引入残余热应力的线性屈曲分析方法与试验结果最吻合,两者仅相差0.63%。基于该方法,讨论开孔层合板残余热应力分布特点和应力水平,得出了开孔层合板的应力分布云图和应力分布规律,计算出残余热应力对开孔复合材料层合的屈曲影响。结果表明,残余热应力对传统直线开孔层合板的屈曲载荷影响很小,仅提高了3.57%,但大大提高了变刚度开孔层合板的屈曲载荷,最多可达23.40%。说明纤维曲线铺放可以改变内部残余热应力的分布,提高整个开孔层合板承载压缩载荷的能力。     

高压涡轮动叶内部冷却结构的改进设计

对某型高压涡轮动叶的内部冷却结构进行了详细的分析,提出了具体的改进方案,并利用有限元方法对改进前后的方案进行了叶片温度分布计算分析。结果表明,在相同冷却空气流量比的条件下,叶片尖截面表面最高温度降低了33°C,截面温差减小了131°C,改进效果明显。同时,改进后的冷却结构有效降低了叶片进口压力,提高了预旋喷嘴压比,减轻了高压涡轮转子的重量,达到了增加发动机推重比,减少冷却空气泄漏量,改善发动机性能的目的。     

One-Dimensional-Unsteady Thermal Stress in Heat-Ray Absorbing Sheet Glass： Influence of a Sudden Weather Change

Heat-ray absorbing sheet glass can decrease electric energy used for air-conditioning by controling the in- coming heat-ray through windows into the rooms. On the other hand, the glasses increase the temperature and sometimes yield heat cracks by thermal stresses. It is important to know the state of thermal stress accurately in order to develop heat-ray absorbing sheet glasses with higher performance and without heat cracks. A conventional design manual at field site treats the steady state and the thermal boundary condition that all heat-rays are absorbed at glass surface. In this paper, it is assumed that the heat-ray is absorbed over all the plate thickness. The idea of the local absorptibity per unit length is introduced. The modeling of internal heat absorbing process is proposed. It can explain well that the total absorptivity depends on the plate thickness. The temperature and the thermal stres- ses are calculated and discussed. Sudden weather changes such as rain and/or wind after the glass is heated to be steady state are also discussed. Those weather changes are treated with the change of amount of absorbed heat-ray and/or the change of heat transfer coefficient between the glass surface and the outside atmosphere.