7475铝合金在恒幅及所选变幅加载历程下的裂纹扩展研究

导致加载序列作用的加载历史极大地影响着变幅加载下的疲劳裂纹扩展行为。本研究完成了一个恒幅及简单变幅加载历程下的探索性试验研究计划,以进一步了解序列影响并提供一个评价和改进现有裂纹扩展预测方法的基础。本研究的第一部分是进行宽范围应力比下的恒幅裂纹扩展试验。试验结果以及试验期间断口型态的转变可以在有效应力强度因子范围△Keff 的基础上来表示。第二部分是进行系统变化高载、低载以及卸载的简单序列下的裂纹扩展试验,测量裂纹扩展行为。最后提出关于预测模型的进一步发展的一般性看法。     

6061铝合金超声电弧MIG焊声电特性和工艺

超声电弧焊接技术是一种细化焊缝晶粒和提升接头力学性能的有效手段。为了研究超声电弧MIG焊接过程中超声的激发和作用机制,更好的控制超声电弧,通过高频调制MIG焊接电弧,激发出超声波,在焊接过程中通过信号采集和分析,获得电弧的电信号特征和声激发特性,初步确定了焊接电弧的输入阻抗、受激超声的声压同激励参数之间的近似关系,并研究了超声电弧对焊缝成形和显微组织的作用效果。试验结果表明,外加的超声激励使电弧电压在基值处出现高频振荡现象,MIG焊电弧对超声激励的输入阻抗与激励频率有关,激励频率越大,受激的三角波电流越小,输入阻抗就越大;MIG焊电弧中超声的响应频率与激励频率一致,而超声的声压幅度与激励能量有关,激励频率越小、激励电压越大时,激励能量越大,超声的声压振幅越大。与常规MIG焊相比,超声电弧的引入可以增加焊缝熔深,当U_e=55 V,f=70 kHz时,焊缝熔深增加23%。焊缝金属晶粒得到细化,焊缝金属中的析出相更加弥散分布。     

飞机薄壁结构面外载荷下三维疲劳裂纹扩展仿真分析

飞机结构中部分薄壁结构在服役中不可避免地承受面外弯曲载荷,这对飞机的安全性有显著影响。采用FRANC3D 和ABAQUS 联合仿真的方法,对薄板受弯曲载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为开展研究,分析边界约束强度和初始裂纹形状对此类疲劳裂纹扩展模拟的影响,并评估仿真方法的适用性。结果表明：模拟中施加较弱的边界约束,会使计算的应力强度因子增大;相比于初始非孔边的表面裂纹,初始孔边角裂纹在裂纹扩展初期扩展速率更高;现有的FRANC3D 和ABAQUS 联合仿真的方法在模拟面外弯曲载荷下薄板孔边裂纹扩展时,存在受压面裂纹无法扩展的问题。     

柔性涡流阵列传感器孔边裂纹监测技术

针对这一问题,提出了一种带双面补强的柔性涡流阵列传感器并用于孔边裂纹监测。通过COMSOL有限元软件建立传感器和被测试验件的有限元模型,分析提离距离、垫片磁导率变化和裂纹扩展对传感器输出信号的影响;制备带补强和不带补强的传感器,并开展挤压实验和在线疲劳裂纹监测实验;根据实验结果和仿真结果之间的差异进行误差分析。结果显示：随着提离距离和垫片磁导率的增加,传感器输出感应电压逐渐增大;传感器裂纹监测灵敏度随着提离距离的增加而逐渐减小;带补强的传感器可以在螺栓拧紧扭矩为63 N·m的条件下工作,而不带补强的传感器在拧紧力矩为50 N·m时完全失效;通过在线疲劳裂纹监测实验验证了带补强的传感器对裂纹具有定量监测能力,裂纹监测精度与激励线圈之间的间距一致,可达1 mm;实验结果与仿真结果之间的差异主要由提离距离引入。     

固体推进剂断裂韧性试验方法研究

利用声发射试验系统和CT试样，对HTPB推进剂I型裂纹断裂韧性进行实验研究。通过研究复合固体推进剂的声发射事件特性和裂纹扩展特性的关系，得到一种由振铃计数确定临界载荷的方法，该方法能准确求得断裂韧性。     

固体火箭发动机药柱内应力的产生与预防

对固体火经柱裂纹的产生机理及改善裂纹的方法进行了探讨，认为药柱裂纹是药柱本身的内应力千成的，其机理是药柱内部的自由体积膨胀和交联收缩导致内应力产生。根据分析，通过寻找最佳材料配方和工艺参数来减少热应力的产生，并采取措施使已产生的内应力释放等方法，可减少或避免药柱裂纹的产生。     

复合固体推进剂应力分布的数值模拟及损伤萌生分析

建立了复合推进剂颗粒填充引起应力集中的有限元计算模型，计算了法向应力的分布及其最大应力的位置，讨论了颗粒分数，刚度对应力分布的影响。根据引发微裂纹萌生的力学条件，得到了复合固体推进剂占主导地位的损伤形式为颗粒与界面的显微裂纹损伤。