复合材料蜂窝夹芯结构单面贴补弯曲性能的分析模型与试验研究

复合材料蜂窝夹芯结构作为一种轻质结构已经被广泛应用于飞机舵面及各类整流罩等部件,而弯曲性能可以综合表征其力学性能.基于此,对复合材料蜂窝夹芯板单面贴补试件进行了试验研究及数值分析.首先对单面贴补试件进行了三点弯曲试验,得出结构的破坏载荷及强度恢复值,并分析了芯层压溃以及补片脱胶两种破坏模式及其机理.数值分析中,结合Hill准则、Hashin Fabric准则以及粘聚单元技术,以二次应力准则和能量释放率准则作为失效判据,建立了基于梯形本构关系的修补结构三维有限元分析模型.对蜂窝夹芯板单面贴补结构的弯曲强度及破坏机理进行计算与分析,计算结果表明,基于梯形本构关系的胶层模型可以较好地模拟实际脱胶情况,与试验结果能够较好吻合,验证了分析模型的正确性.最后,分析了补片直径以及补片厚度对修补效果的影响,结果表明,随着补片直径与厚度的增加,修补结构承载能力呈现先增加后减小的趋势.     

铝蜂窝芯条用胶粘剂的评定项目

材料的评定项目必须要选取得当,其次是各项指标的确定要合理,这样才能实现正确的评定。最近,松陵公司用JX-9胶作为芯条胶与J-01胶作为面板胶制造铝蜂窝夹层结构时,发生了蜂窝芯压塌及脱胶等现象,使生产出现了困难。原先的蜂窝结构部件是用204胶作为芯条胶,胶接后的铝蜂窝节点强度为lkgf/cm,制成的部件均为合格品。后因:204胶质量下降,胶接后的铝蜂窝节点强度不足o．6kgf/cm,因此改用了JX-9胶作为芯条胶。用JX-9收胶接后的节点强度在1．5~2．okgf/cm以上,但制造出的蜂窝夹层结构部件反倒出现了蜂窝芯压塌的情况。这个问题的出现,引起了—些单位的关注,现就这个问题谈谈个人的看法。从上述事实可以说明,单凭节点强度的高低来评定蜂窝夹层结构用芯条胶是不妥的。必须要从蜂窝芯的制造和夹层结构部件的制造这个全过程来考虑,然后提出芯条胶的评定项目。我认为,除了有关胶粘剂评定的共同项目外,还必须考虑以下三项内容:     

胶接修补复合材料层合板失效分析的PDA-CZM方法

建立了一种预测胶接修补复合材料层合板的损伤演变与剩余强度的PDA-CZM方法。该方法应用三维渐进损伤分析（PDA）方法和粘聚区模型（CZM）分别模拟复合材料层合板和修补胶层的失效过程。对修补层合板的纤维断裂、基体开裂、层间分层以及胶层脱胶等损伤的萌生和扩展以及它们之间的耦合作用进行了研究。计算得到了修补结构的载荷--位移曲线,并预测了其极限强度。计算结果和试验数据吻合良好,验证了PDA-CZM方法的有效性。最后,讨论了修补参数对剩余强度的影响规律。     

平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩有限元渐进失效分析

为研究修补对平纹编织面板泡沫夹芯结构侧向压缩性能的影响,通过USDFLD材料子程序,设置Tsai-Wu准则面板材料的失效判据,将线性屈曲模态考虑为初始缺陷,建立平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩渐进损伤失效分析模型.结果表明,所建立模型的有效性通过试验得到了验证;面板挖补倾角在1:10～1:22范围内修补质量较好,...     

复合材料胶接修补结构剩余强度分析

随着复合材料在航空结构中的广泛应用,航空复合材料修补技术也成为研究热点。通过复合材料单面胶接维修方法,将抛物线型损伤演化规律应用于胶层的损伤分析。对商业有限元软件进行了二次开发并建立了数值模型,研究了补片尺寸与厚度对修补结构压缩强度的影响。对复合材料胶接修补结构试验件进行剩余强度试验,研究了补片形状、尺寸、厚度等参数对修补后结构压缩剩余强度的影响。数值模拟结果与试验值吻合良好,误差在5%以内。     

冲击载荷下含裂纹板胶接修补的DSIF计算

本文主要研究含裂纹的铝板经补片修补后的动态应力强度因子（ Dymanic Stress Intensity Factor,即 DSIF）的变化。关于补片修补问题的动态分析,目前还极少有人研究。为了弄清大的载荷速率、不同材料的修补形式以及胶层脱胶等因素到底对修补结构的起裂和止裂有多大影响,现着重分析和计算金属铝合金补片和硼 /环氧复合材料补片、不同的载荷速率、不同的修补形式、不同的胶层厚度以及脱胶等因素对动态应力强度因子的影响。 基于裂纹闭合原理,采用“双板—弹簧元”修正模型,根据有关算例进行了分析和比较。数值计算是用有限元方法进行…     

轻质量低成本无人机舵面结构优化与验证

复合材料蜂窝夹芯结构因其高比强度、比模量及可设计性而广泛应用于航空飞行器结构。文章提出了 1种轻质量、低成本舵面结构方案——通过增大蜂窝芯密度使其剪切模量提高,进而降低复合材料面板应力水平,减小面板厚度。首先,根据理论选择通过增大蜂窝密度提升蜂窝剪切模量;然后,对结构进行有限元计算与分析,发现蒙皮应力水平随蜂窝芯剪切模量增大而显著降低;最后,设计不同蜂窝芯密度的蜂窝夹芯结构进行试验。试验结果证明,蜂窝芯越致密,其典型力学性能越高,冲击后的剩余强度也越高。     

多孔金属夹芯结构的抗爆性能研究

多孔金属夹芯结构已被广泛应用于航空航天等领域,研究其抗爆吸能性能具有十分重要的意义。分别对金属空心小球和泡沫铝两种夹芯壳结构在TNT爆炸载荷作用下的抗爆性能进行爆炸实验,并采用AN-SYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟研究。结果表明:金属空心小球夹芯结构作为抗爆吸能结构是可行的;在结构框架尺寸与质量相同时,内面板厚外面板薄的夹芯结构具有更好的抗变形能力,内面板薄外面板厚的夹芯结构则具有更好的吸能特性;在结构框架尺寸与质量相同时,负梯度夹芯结构、并列型小球夹芯结构、小半径小球夹芯结构具有更好的抵抗爆炸载荷和吸收冲击能量的性能;在结构框架尺寸与质量相同时,金属空心小球夹芯结构的整体强度更高,而泡沫铝夹芯结构能更充分地发挥芯层的缓冲性能。     

X-cor夹层结构低速冲击实验和数值模拟研究

X-cor泡沫夹层结构是一种通过Z-pin技术增强泡沫夹芯的新型高性能夹层结构。在低速冲击下,X-cor夹层结构损伤失效机制复杂,通过在不同能量阶段对X-cor夹层结构失效行为进行分析,讨论Z-pin植入体积分数和泡沫芯材密度对失效行为的影响。低速冲击试样规格为Z-pin直径0.5 mm、植入角度为22°,分别改变泡沫类型和Zpin植入体积分数进行实验,结果表明:6 J冲击能量下,冲击能量主要由面板分层承担,相对于未植入Z-pin试样,随着Z-pin植入体积分数的升高,面板分层面积最多减少了45.1%,而泡沫密度对分层面积影响不大;12 J冲击能量下,部分Z-pin发生失效,通过剩余压缩强度比发现,随着Z-pin植入体积分数的增加,剩余压缩强度比先增大后减小,植入体积分数为0.42%时最高,而此时泡沫密度增加,剩余压缩强度比也随之增加;当能量到达18 J时,芯材开始出现剪切裂纹,同时吸收大部分能量,较弱的芯材剩余压缩强度比大,而Z-pin植入体积分数越大,剩余压缩强度比反而越小。采用数值模拟的方法建立低速冲击模型,并将冲击后的结果直接传递应用于剩余压缩强度模型中,得到的结果比实验值偏高25%~29%。     

复合材料修补结构强度及寿命试验研究

为研究金属补片式复合材料修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能,分析对比了单排及双排铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构的破坏模式、静力破坏载荷、疲劳寿命及剩余强度,结果表明,双排铆钉连接的修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能均优于单排铆钉连接的修补结构,研究结果可为铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构强度及疲劳设计工作提供参考。     

座舱玻璃划伤故障容限研究

确定了座舱玻璃划伤故障模型，得出了MDYB-3玻璃表面裂纹断裂韧度和表面划伤扩展门坎值，建立了座舱玻璃划伤故障剩余强度准则和划伤故障容限计算方法，并给出了9mm厚MDYB-3玻璃划伤故障容限值。为外场划伤故障分析处理提供了简便易行的方法。     

薄壁管数控弯曲过程中失稳起皱的主要影响因素

 针对薄壁管数控弯曲精确成形过程在多因素交互作用下可能发生失稳起皱这一复杂物理问题, 基于起皱能量准则和有限元方法相结合, 提出了预测该过程起皱发生的能量( 数值) 方法, 研究了影响薄壁管数控弯曲成形过程起皱发生的主要因素及影响机制。结果表明, 弯曲半径、相对管径、芯棒伸长量和摩擦因素是影响薄壁管数控弯曲精确成形过程起皱发生的主要因素, 而材料的应力强度系数和加工速度等对起皱发生影响较小。研究结果为薄壁管数控弯曲精确成形过程参数的确定和优化创造了条件。     

低压离心叶轮小流量失速特性的实验观察

在一离心压缩系统喘振实验台上,对小流量工况下沿叶轮出口圆周的压力波动进行了动态测量。实验观测到离心叶轮在小流量工况下存在一种低于转速频率的、且非旋转类型的失速自激振荡,观察到这种波动在局部及个别瞬间是不稳定的,沿叶轮圆周波动强度的分布也不均衡     

ZL101泵壳凝固成形工艺设计数值仿真优化

针对ZL101泵壳设计了两种不同的浇铸系统,借助FEM方法完成了充型流动场、凝固固相场与疏松分布的数值计算对比分析。结果表明:采用底注式浇铸系统,合金熔体充型平稳,型腔内部充型初期卷入的气体可有效排出,凝固次序为自上而下与自内向外的逐层凝固,T5热处理后本体试样平均抗拉强度、屈服强度与延伸率分别为334.5、274 MPa与5.8%,满足了HB962-2001Ⅱ类铸件的技术指标要求。     

BGA 封装NC 管脚对ESD 测试的影响

焊球阵列封装电路已广泛应用在航空电子产品中，其静电放电测试参考的测试标准中不要求对未键 合空脚进行静电放电测试，在实际静电放电测试过程中发现，对焊球阵列封装电路未键合未键合空脚进行静电 放电测试后会产生电路失效现象。通过分布电容方法分析以及不同管脚组合测试验证，证明了焊球阵列封装电 路的未键合空脚在经过人体模型静电放电测试后，会对电路产生影响。     

Reliability design optimization of composite structures based on PSO together with FEA

The present work aims to develop a method for reliability-based optimum design of composite structures. A procedure combining particle swarm optimization (PSO) and finite element analysis (FEA) has been proposed. Numerical examples for the reliability design optimization (RDO) of a laminate and a composite cylindrical shell are worked out to demonstrate the effectiveness of the method. Then a design for composite pressure vessels is studied. The advantages and necessity of RDO over the conventional equi-strength design are addressed. Examples show that the proposed method has good stability and is efficient in dealing with the probabilistic optimal design of composite structures. It may serve as an effective tool to optimize other complicated structures with uncertainties.     

Advances and challenges on springback control for creep age forming of aluminum alloy

Creep age forming (CAF) is an advanced forming technology that combines creep deformation and age hardening processes. When compared with the conventional forming technologies including roll bending and shot-peen forming, CAF has many advantages of low residual stress, excellent dimensional stability, good service performance and short production cycle. It is an optimal technique for precise manufacturing for shape and properties of large-scale complicated thin-walled components of light-weight and high strength aluminum alloys in the aviation and aerospace industries. Nevertheless, CAF has an inevitable disadvantage that a large amount of springback occurs after unloading, which brings a challenge on the accurate shape forming and property tailoring of components. Therefore, how to achieve accurate prediction and control of springback has always been a bottleneck hindering the development of CAF to more industrial applications. After the factors of affecting springback and measures of reducing springback are summarized from the internal and external aspects, constitutive models for predicting springback and springback compensation methods for CAF of aluminum alloy panel components are reviewed. Then, a review of research progresses on tool design for CAF is presented. Finally, in view of the key issue that it is difficult to predict and control the shape and properties of components during CAF, the technical challenges are discussed and future development trends of CAF are prospected.     

First spaceborne demonstration of BeiDou-3 signals for GNSS reflectometry from CYGNSS constellation

The full constellation of Chinese Global Navigation Satellite System (GNSS) BeiDou-3 has been deployed completely and started fully operational service. In addition to providing global Positioning, Navigation and Timing (PNT) services, the BeiDou-3 satellites transmissions can also be used as the sources of illumination for Earth Observation (EO) with a bistatic radar configuration. This innovative EO concept, known as GNSS reflectometry (GNSS-R), allows to measure the Earth surface characteristics at high resolution via the reflected L-band radar signals collected by a constellation of small, low cost and low Earth orbiting satellites. For the first time in orbit, earth reflected BeiDou-3 signal has been detected from the limited sets of raw data collected by the NASA’s Cyclone GNSS (CYGNSS) constellation. The feasibility of spaceborne BeiDou-3 reflections on two typical applications, including sea surface wind and flooding inundation detection, has been demonstrated. The methodology and results give new strength to the prospect of new spaceborne GNSS-R instruments and missions, which can make multi-GNSS reflectometry observations available to better capture rapidly changing weather systems at better spatio-temporal scales.     

Vibration analysis and control technologies of hydraulic pipeline system in aircraft: A review

Vibrations in aircraft hydraulic pipeline system, due to multi-source excitation of high fluid pressure fluctuation and serious vibration environment of airframe, can cause the pipeline system vibration failures through overload in engineering field. Controlling the vibrations in hydraulic pipeline is a challenging work to ensure the flight safety of aircraft. The common vibration control technologies have been demonstrated to be effective in typical structures such as aerospace structures, shipbuilding structures, marine offshore structures, motor structures, etc. However, there are few research literatures on vibration control strategies of aircraft hydraulic pipeline. Combining with the development trend of aircraft hydraulic pipeline system and the requirement of vibration control technologies, this paper provides a detailed review on the current vibration control technologies in hydraulic pipeline system. A review of the general approaches following the passive and active control technologies are presented, which are including optimal layout technique of pipeline and clamps, constrained layer damping technique, vibration absorber technique, hydraulic hose technique, optimal pump structure technique, and active vibration control technique of pipeline system. Finally, some suggestions for the application of vibration control technologies in engineering field are given.     

高可靠度TC17基复合材料叶环破裂转速预测技术研究

为了建立安全可靠预测TC17基复合材料叶环破裂转速的方法,尽快实现其工程应用,开展了SiC连续纤维增强TC17基复合材料叶环结构破裂转速预测技术研究。测定了复合材料叶环成型过程所导致的TC17基体力学性能变化规律,仿真分析了由于热不匹配导致的热残余应力对复合材料叶环强度的影响。考虑复合材料试棒和叶环结构的差异,建立了基于复合材料试棒拉伸强度极限的高可靠度复合材料叶环破裂转速预估准则。完成了复合材料叶环强度试验件设计、制备和试验验证,并对试验件进行了断口分析。结果表明：复合材料叶环成型后,TC17基体合金本构模型将发生改变,其屈服和拉伸强度都有较大程度的下降,强度分析时应予以考虑。复合材料叶环成型工艺所导致的叶环热残余应力使得复合材料增强芯的同一半径处的周向应力沿轴向产生了梯度,其周向和径向最大应力均有明显降低,还导致叶环残余变形最大位置发生了变化。在旋转试验过程中,应变实测值与仿真结果相近。断口分析结果证明本文研究的复合材料叶环结构实际破裂模式为周向破裂,与所建立的仿真方法和评估准则预测的破裂模式一致,且破裂转速的预测精度较高,并保证了设计的安全性,可满足工程应用需求。