基于内聚力模型的飞机风挡与无人机碰撞仿真及试验验证

为有效支持无人机撞击飞机仿真分析,降低试验研究成本,开展无人机与某型运输类飞机风挡碰撞试验及有限元仿真方法研究。研究建立符合实际尺寸和曲面构型的风挡和无人机的建模方法;考虑到碰撞后风挡玻璃的裂纹萌生和扩展的不可预测性和复杂性,通过Python二次开发在风挡模型中玻璃单元间及玻璃层与胶层间嵌入零厚度内聚力单元,研究给出基于固有内聚力的风挡玻璃有限元模型。研究发现,对应工况的仿真结果与试验结果基本一致,证明内聚力模型应用在该仿真中的有效性。同时相对于常规的单元删除法,基于内聚力模型的仿真结果更加接近试验结果,证明所建立方法的精度更高。     

热固性芳纶织物/环氧树脂支撑管动态特性分析

利用热固性树脂基体在玻璃态转变温度（T_g）前后表现不同的材料特性，制备了Kevlar29芳纶织物/E51环氧树脂基复合材料和三根充气展开支撑管。给出了芳纶织物增强环氧树脂支撑管制备工艺，其中基体温度采用电阻丝加热控制，管体固化形状采用聚酰亚胺薄膜内胆充气加压方法控制。研究了支撑的折叠和展开特性，当T>T_g时卷曲折叠并冷却定型用于储存，然后采用二次加热T>T_g和充气加压方法控制展开，最终支撑管形状回复率100%。采用模态分析讨论了温度、树脂含量、织物铺层厚度和充气内压等参数对悬臂状态下支撑管的固有频率影响规律。结果表明：随充气压力增加、树脂含量提高、织物铺层厚度增加、基体温度降低，芳纶织物增强环氧树脂支撑管的固有频率增大。采用曲线拟合方法获得固有频率随充气压力和温度的变化规律，结果可为充气展开支撑管设计提供参考。     

民用飞机风挡防冰性能评估

民用飞机适航条款要求在结冰条件下应确保风挡外表面不能结冰,防止影响飞行员视界。因此应确保结冰条件下风挡具有足够的加热功率使其外表面温度高于冰点。根据防冰传热传质机理,利用CFD和Matlab相结合的方法建立了三维风挡热性能分析模型,对某型民用飞机风挡防冰性能进行评估。具体包括防冰热载荷确定、表面温度评估和关键参数校核三部分,并给出了典型飞行工况下风挡防冰热性能评估算例。     

Ag/Ni/玻璃微珠填充硅橡胶性能

采用自制的导电填料Ag/Ni/玻璃微珠制备了导电硅橡胶,对其形貌进行了表征,对其导电性能、电磁屏蔽效能、力学性能进行了研究。结果表明,Ni的存在使Ag/Ni/玻璃微珠填充硅橡胶在低频的屏蔽效能有所增强,填充体积分数为56%时,导电硅橡胶导电性良好,10 kHz~6 GHz屏蔽效能达70.6~98.8 dB,力学性能良好。     

鸟撞风挡问题分析方法研究

在鸟体撞击风挡结构过程中,鸟体与风挡相对撞击速度非常大,是飞机结构损伤的重要因素,严重时会引发机毁人亡的灾难性事故。本文基于鸟撞风挡问题,采用对比分析的方法,对目前鸟撞风挡问题的地面试验法、工程计算法及有限元仿真法进行了详细介绍,比较了不同方法的适用条件、范围及其优劣；最后选取某飞机风挡层合玻璃作为研究对象,采用有限元仿真法,建立了风挡鸟撞模型,利用任意拉格朗日欧拉耦合法(ALE)完成了相关分析,得到了鸟撞风挡的变形及其速度、加速度等参数,通过比较分析结果,为飞机风挡设计提供参考。     

米级高性能氧氟红外玻璃

氧氟玻璃具有良好的透红外性能，且可实现低成本、短周期和大尺寸制备，是高端红外窗口的优质候选材料。随着红外技术的不断革新和光学系统技术的不断进步，对超大尺寸、高性能的红外窗口玻璃提出了更高的要求。基于此，中国科学院上海光学精密机械研究所研究团队经过十余年技术积累，通过精密温场控制技术和脱羟除铂技术，首次突破了国内米级高性能镓酸盐氧氟红外玻璃及大尺寸半球整流罩的制备，此材料可作为红外窗口应用于新一代红外探测等多个领域。     

光伏玻璃表面微织构柱体抗颗粒冲击性能研究

为分析光伏电池玻璃表面微织构形状和颗粒碰撞方式对表面微织构损伤的影响，建立模拟月尘颗粒碰撞表面微织构仿真模型，结合实验验证，探究表面微织构损伤情况。结果表明:30 μm直径的模拟月尘颗粒以5 m/s的速度撞击表面微织构时，损伤形式主要包括边缘破损、劈裂破损和断裂，损伤面积与表面微织构整体相比较小，损伤深度在0.06～0.29 μm之间，仅为表面微织构柱体高度的1%～4.8%；中心正碰时，四棱台表面微织构的抗冲击性最好，圆台表面微织构次之，六棱台表面微织构最差；颗粒以4种碰撞方式撞击圆台表面微织构时，损伤程度从大到小依次为边缘碰撞、45°边缘碰撞、中心正碰、45°中心碰撞。研究结果可为玻璃表面微织构的工艺改性提供参考。     

多巴胺修饰法镀银玻璃微球的表征及其在导电硅橡胶中的应用

通过多巴胺修饰对玻璃微球的预处理和银的还原反应,批量制备了镀银玻璃微球(SiO_2/PDA/Ag),进行了X射线光电子能谱(XPS)、广角X射线衍射(WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试。结果表明,镀银玻璃微球的银含量稳定,表面银层均匀、连续、致密。与国外进口镀银玻璃微球的SEM对比实验显示,镀银玻璃微球表面粗糙度更大,有利于达到逾渗效应。镀银玻璃微球在甲基乙烯基硅橡胶中的应用实验结果显示,镀银玻璃微球在经过混炼后银层保持完好,在硅橡胶中分散均匀且黏结紧密。使用镀银玻璃微球制备的导电硅橡胶的力学和电学性能显示,拉伸强度为2.54 MPa,扯断伸长率为122.3%,体积电阻及老化后电阻分别为3.9和9.0 mΩ·cm。