7050铆钉铆接裂纹分析及对策

7050铝合金材料,由于其综合性能好,在现代飞机结构的零件、连接件中被广泛使用,其中包括用7050铝合金材料加工生产的牌号为HB6748的100°沉头铆钉和HB6747冠状铆钉(俗称7050铆钉).在某型飞机装配制造中大量采用了这种铆钉,但在飞机进气道部位发现使用7050铆钉一段时间后,该部位出现大量铆钉镦头开裂的现象.为分析7050铆钉铆接后镦头开裂的原因,本文从材料、热处理、铆接方法和铆接方式等方面分别进行了试验研究.     

低温球磨对7050铝合金组织及力学性能的影响

采用气雾化7050铝合金粉末为原料,通过低温球磨+热等静压+热挤压+T6热处理的方式制备7050铝合金样品;采用SEM和XRD分析低温球磨对铝合金粉末的形貌、晶粒尺寸和微观应变的影响,采用OM、EBSD、TEM和XRD分析低温球磨对热处理后样品的微观组织的影响,通过显微硬度和拉伸性能分析低温球磨对样品力学性能的影响。结果表明:低温球磨能有效细化材料晶粒,提高基体中纳米析出相的数量;相对于气雾化粉体,低温球磨后粉体制备的7050铝合金试样抗拉强度明显提高,且保持了较好的塑性。     

7050高强度铝合金流变行为研究

通过等温压缩试验研究了7050铝合金在变形温度300~450℃、应变速率0.01 s-1~10s-1条件下的流变应力变化规律,计算并建立了描述7050铝合金高温变形特性的本构方程.结果表明:变形温度和应变速率对7050铝合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态.经计算,在本试验条件下,7050铝合金的热变形激活能为151.63 kJ/mol.     

7050航空铝合金“单因素”本构模型参数与温度相关性研究

从理论和实验两方面研究7050航空铝合金"单因素"本构模型中参数与温度的相关性.通过位错理论分析和进行材料基本关系式推导指出铝合金材料模型受温度的影响.设计准静态压缩实验和高速冲击压缩实验研究材料的静、动态力学性能.通过对试验数据的分析、拟合和比较,得出7050航空铝合金"单因素"本构模型中的参数与温度相关的结论.根据试验结果建立材料参数与温度之间的数学映射,并在此基础上构建7050航空铝合金单因素"本构模型,最后进行切削实验验证模型的正确性.7050航空铝合金"单因素"本构模型的建立为进一步开展切削加工有限元模拟和进行工艺优化奠定基础.     

应力对7050铝合金时效成形组织和性能的影响

采用显微硬度、透射电子显微镜等手段,研究了应力时效对预时效态7050铝合金时效析出行为与硬度的影响,并通过与无应力时效进行对比揭示了外加应力对预时效态7050铝合金时效硬化的作用机制。研究结果表明:与无应力时效相比,外加应力可加速7050铝合金时效硬化速率,减小峰值硬度和缩短欠时效时间,同时外加应力能促进7050铝合金析出相的析出和长大。此外,TEM观察表明:应力时效过程中合金性能的变化与其微观组织的演变密切相关;应力时效初期,η’相的析出使硬度上升并达到峰值;随后,η’相转变成η相以及η相粗化引起硬度单调下降。     

3种铝合金材料动态性能及其温度相关性对比研究

 对3种铝合金2024-T351、7050-T7451和LY12-CZ进行了温度在77～573 K的静、动态压缩（应变率10^-3～6 000/s）和拉伸（应变率10^-3～3 000/s）试验,分别得到了3种铝合金材料的应力 应变关系和失效应变。对比研究结果表明,随温度升高3种材料的塑性流动应力降低,应变率敏感性增加。最后基于Johnson-Cook模型,拟合了用以预测铝合金材料塑性流动应力的模型参数,其预测结果与试验结果吻合较好。     

基于连续伴随方程和FFD技术的气动外形优化设计

正气动优化设计多年来一直是重要的研究领域,目前气动优化方法主要分为两类:一类是基于梯度的优化算法,通过估算目标函数梯度,然后在负梯度方向更新设计变量来降低目标函数值~([1]),如有限差分方法和伴随方法;另一类是全局优化算法,如进化搜寻或称之为遗传算法,此算法是通过在设计变量空间半随机抽样,不需要任何梯度估算~([2-3])。遗传算法计算量较大,传统的基于有限差分的梯度法随着设计变量的增加计算量成倍增大,对于较大设计     

YG刀具与7050铝合金加工性能匹配研究

以7050铝合金为研究对象,使用YG3和YG6两种刀具对其进行切削试验。试验结果表明:YG3刀具切削力和表面粗糙度值高于YG6刀具,YG6切削表面形貌明显优于YG3刀具,说明YG6刀具与7050铝合金加工性能匹配性好。     

基于有限元的Nomex蜂窝芯等效面内模量计算

正蜂窝夹层结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天领域。对于蜂窝夹层结构,一种方法常采用壳单元模拟以获得整体力学响应~([1])。另一种方法则采用壳单元模拟面板并建立蜂窝芯细节模型,蜂窝壁面用壳单元或实体单元模拟~([2]),这种方法可以精确地捕捉蜂窝芯与面板的脱粘、蜂窝芯局部损伤及壁面屈曲等细节特性,但随着结构尺寸的增加,计算成本急剧增加。为了提高计算     

航空结构件铣削残余应力分布规律的研究

 采用三维有限元方法,模拟计算航空铝合金7050-T7451 材料在无内应力前提下数控铣削时产生的表层残余应力场。在综合考虑了现行的常规工艺方案基础上,从中选定4 种具有代表性的走刀路径分别进行分析计算,进而优选出最为合适的走刀工艺规则。走刀过程采用动态载荷步模拟,材料去除采用生死单元模拟,从而使计算结果更加精确、可信。通过本文的研究工作,可为提高该类材料数控铣削加工的尺寸稳定性确定合理的工艺策略。     

基于动量源的六旋翼无人机气动特性研究

<正>近年来,在军民用应用前景强烈刺激下,多旋翼无人机已经成为航空航天领域的研究热点~([1-2])。六旋翼无人机是多旋翼无人机家族中的重要一员,它可以悬停和垂直起降,还具有控制简易、维护方便等优点,适用于非常复杂的任务环境。旋翼无人机气动特性研究是无人机设计过程中的重要环节~([3-4]),目前对旋翼式无人机气动特性的研究主要针对直升机,对六旋翼无人机气动特性的研究少见报道。本文首先发展一种基于动量源方法的计算流体力学方法,     

航空常用铝合金动态拉伸力学性能探究

利用分离式Hopkinson拉杆设备对五种航空常用铝合金2A12-CZ,2A12-M,2024-T351,7050-T74,7050-T7451进行了室温动态拉伸力学性能探究,并利用电子万能试验机对这五种材料进行了准静态拉伸力学性能测试,得到了五种铝合金在不同应变率下的拉伸真实应力应变曲线。试验结果显示:7050系列铝合金有较高的屈服强度,2A12M抗拉强度则最低。五种航空铝合金都表现出不同程度的正的应变率敏感效应,其中2A12-CZ敏感性最强,7050T7451敏感性最弱。五种铝合金动态拉伸失效应变明显大于准静态拉伸失效应变。2A12M与2024T351有较高的动态拉伸失效应变。在试验结果的基础上,选择Johnson-Cook本构模型,Cowper-Symonds本构模型来拟合这五种材料的动态本构,模型预测与试验结果吻合较好。     

TiB2/7050颗粒增强铝基复合材料热变形行为与热压工艺优化

分析TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料的热变形行为及工艺参数的影响规律，对其热变形后的组织设计和获得理想性能参数至关重要。基于此，针对TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料开展了相关研究。用Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验，研究了TiB₂/7050颗粒增强铝基复合材料在变形温度300~450 ℃、应变速率0.001~1 s-1时的热变形行为，建立了材料的双曲正弦本构方程；根据动态材料模型计算得出热加工图，优选了材料的热加工工艺窗口；对原始挤压成型坯料和优化工艺的热压成型坯料进行了力学性能测试和微观组织形貌分析。结果表明:两种成型工艺相比，热压件强度指标略有提高，但塑性大幅提高，其长横向断后延伸率提高400%；热压工艺件晶粒更加细小、且无明显择优取向；拉伸断裂机制均为准解理断裂，热压件断口韧窝更深、撕裂棱更粗大，表明塑性撕裂持续时间更长。      

7050铝合金搅拌摩擦焊接头组织特征研究

针对7050铝合金搅拌摩擦焊接头,给出各组织特征区的定义,并对各特征区的组织状态、晶粒大小、沉淀强化相分布等进行深入的分析。为同材质的铝合金搅拌摩擦焊接头的综合性能评估提供更好的依据。     

泡沫铝的三维重构与有限元模拟

<正>泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景,是很有开发前途的工程材料,特别是在交通运输工业,航天事业和建筑结构工业等方面~([1])。刘亚洲等人~([2])提出了一种基于同态球的多孔材料的三维模型重构手段。通过研究孔隙中间的同态球并定义为孔隙体,把多孔材料的孔隙空间几何形状用孔隙体和另外定义的吼道来表示。利用孔隙体和吼道之间的联系来     

基于近场动力学的复合材料平板低速冲击损伤研究

<正>损伤断裂问题一直是固体力学研究中的最常见的问题之一,是一种不连续问题,涉及到很多复杂的现象,如晶界滑移、位错运动以及微裂纹演化等。研究损伤等不连续问题时,近场动力学理论由于在构建运动方程的过程中避开了位移对空间的导数,运动方程仅涉及时间微分和空间积分,所以具有独特的优势。Silling等~([1])利用近场动力学理论模拟了冲击损伤。Askari等~([2])根据纤维方向来对不同的作用键进行定义,以达到纤维基体不同的材料性能。Askari等~([2])和     

非对称波瓣强迫混合器掺混特性数值研究

<正>混合器是将两股压力、温度和速度不同的气流加以混合的机械装置,在航空发动机排气系统中具有广泛的应用,如降低排气噪声~([1-2])、抑制尾焰红外辐射~([3-4])、增进混合效率等~([5-6])。国内外研究人员对于波瓣混合器的流场特征、强化混合机制以及影响因素开展了大量的研究工作,研究表明,波瓣混合器由于其褶曲的尾缘型面,使得内外涵气流在流动过程中分别产生径向向内和向外的相互穿     

研发铝合金的集成计算材料工程

用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8m)、细观(10-8~10-4m)、介观(10-4~10-2m)和宏观(10-2~10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到铝合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化,把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上,从而大大加快其研发速度,降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在铝合金研发中所发挥的具体作用。基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例,展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能,这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。     

7B50-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究

采用挤压棒直接冷挤压的方法对7 B50-T7451铝合金厚板进行了孔挤压强化,对比分析了其孔挤压前后疲劳寿命;并与第三代高纯7050-T7451铝合金厚板孔挤压强化效果进行对比.通过扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线应力(XRD)等方法,研究了两种合金的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔表层的残余...     

充气式气动减速器气动特性数值分析

<正>根据"中国火星探测计划"的任务规划,我国预计将在2020年实现火星着陆巡视。要想顺利实现火星探测器的软着陆,精准地掌控从进入大气到着陆的EDL过程至关重要。EDL过程通常分为气动减速、降落伞减速、动力减速和着陆缓冲4个阶段~([1])。在载人飞船返回再入过程中,返回舱的大钝角锥形结构与大气层中的气体介质作用可产生与运动方向相反的气动阻力,以实现从地球再入速度至开伞速度的转变,此即为气动减速阶段~([2]),该阶段所完成的减速约占整个EDL减速过程的