微孔贯通机制的韧性多裂纹扩展研究

拉伸载荷作用下,裂尖附近具有较高的应力三轴度,微孔洞体积扩张及随后内部韧带颈缩是主导韧性裂纹扩展的细观机制。为基于微孔洞损伤机制模拟裂纹扩展,需要建立合理的孔洞贯通准则。基于三维体胞分析,建立了2524-T3铝合金的宏观等效应变失效准则。通过假设孔洞在贯通前保持球形扩张,将塑性极限载荷准则推导为仅依赖于宏观应变的形式。这两种准则分别与Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型结合在一起,形成了GTN-E及GTN-L模型,对2524-T3铝合金薄板中的韧性多裂纹扩展过程进行了模拟。模拟结果与试验结果的对比表明,可以有效地分析韧性多裂纹的扩展连通过程。     

高韧性热塑性复合材料的研制

文中探索了以ＰＡ－６为基体的热塑性复合材料的压制工艺。压制出铺层为１２层的玻璃布层板和铺层为１８层的碳纤维单向板，并测试出两种板的基本力学性能。用冲击损伤度Ｄ和ＧⅡＣ来评定复合材料的韧性，发现ＰＡ－６基复合材料有优异的韧性。     

耗散结构理论在航空领域中的应用

本文把耗散结构理论引进了航空领域。在信号处理方面，首次提出了耗散滤波的概念，在科研管理方面，提出了耗散组织的设想，并按照耗散组织的要求，对我所的组织机构进行了模拟设计。     

环氧—聚醚砜体系及其增韧机理的研究

本文研究了聚醚砜增韧酚醛环氧树脂Ｆ－５１的共混体系，选用的固化剂是催化型ＤＩＣＹ或反应型ＤＤＳ。实验结果表明，Ｆ－５１／ＤＩＣＹ／氯脲／ＰＥＳ、Ｆ－５１／ＤＤＳ／ＤＤＭ／ＰＥＳ增韧效果明显，而Ｔｇ没下降。并借助ＳＥＭ发现了该增韧体系独特的相结构。     

送粉激光熔覆成形L合金试验研究

利用L合金粉末,开展了激光熔覆技术修复基体2C r12的研究。对修复件的显微组织进行了分析,并对修复件的拉伸、冲击性能进行了测试。组织分析表明:熔覆层与基体形成良好冶金结合;每层中间部位基本上为垂直于结合面外延生长的柱状树枝晶,其生长方向基本一致;熔覆层上部组织主要由枝晶组成,其生长方向不同于底部组织,生长方向基本与激光扫描方向平行。拉伸、冲击试验证明,L合金粉末修复件沿激光扫描方向的延伸率约为18%~30%,垂直激光扫描方向由于受内部道和道间搭接影响,延伸率约为10%~18%。激光熔覆区断口主要由韧窝和撕裂棱组成,呈现明显的韧性断裂特征。试验表明:送粉激光熔覆能够获得表面平整,无裂纹、气孔等缺陷的制件;熔覆层具有较好的拉伸、冲击强度和较好的韧性;熔覆层沿激光扫描方向(纵向)性能略优于垂直激光扫描方向(横向)的性能。     

热塑性树脂增韧MBMI/DABPA复合材料效果研究

以韧性较高的4，4'－二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺／3，3'－二烯丙基双酚A共聚树脂（MBMI／DABPA）作为对象，研究了共混热塑性树脂对其纤维增强复合材料性能的影响。结果表明，分子链刚性大的酚酞聚芳醚砜（PES－C）比刚性较小的酚酞聚芳醚酮（PEK－C）的增韧效果差，含端羟基的PEK－C增韧复合材料的断裂韧性G1c并不比普通封端PEK－C增韧的高，PEK－C分子量和用量的适当增加，有利于复合材料韧性的提高。共混12．5％的PEK－C，改性树脂玻璃纤维复合材料G1c高达938J／m^2，碳纤维复合材料G1c为552J／m^2，比未增韧的T300／XU292提高163％。     

航天器冲击防护用热塑性仿生复合材料的弯曲性能研究

模仿自然界中甲壳类动物外骨骼内的螺旋铺层微结构,采用3D打印制备得到螺旋铺层仿生复合材料,分析其在三点弯曲载荷下的力学性能并与工程中常见的准各向同性复合材料进行对比。实验结果显示:仿生复合材料的弯曲性能及失效形式明显区别于传统铺层方案,在弯曲载荷下不易产生分层,结构可在受损伤条件下较长阶段内保持一定的承载能力。结合裂纹扩展过程中对裂纹形貌的显微观察,进一步揭示了该仿生复合材料强韧性的机理。研究结果可为该种仿生复合材料的工程应用提供参考。     

高强度耐候钢焊接热影响区的组织与韧性

通过热模拟实验研究在不同的焊接冷却速度下,两种不同强度级别的09Cu PTiRE耐候钢焊接热影响区的组织和韧性变化;结果表明随着焊后冷却速度减慢,两种级别的09Cu PTiRE耐候钢热影响区组织开始粗化,且贝氏体的含量逐渐减少,铁素体的含量逐渐增加,在相同的冷速下360MPa级09Cu PTiRE耐候钢的组织粗化度比490MPa级09Cu PTiRE耐候钢严重;随着冷却速度减慢,两种级别耐候钢热影响区的冲击韧性由高到低的变化,360MPa级09Cu PTiRE耐候钢热影响区由韧窝断裂转变为准解理断裂;490MPa级09Cu PTiRE耐候钢由韧窝断裂转变为准解理和解理断裂方式。当焊接冷速t8/5≥18s,490MPa级09Cu PTiRE耐候钢热影响区韧性较低,影响因素为热影响区组织的粗化、硫化物夹杂及夹杂物形状不规则等。     

韧性材料的冲蚀损伤数值仿真综述

砂尘造成韧性材料的冲蚀损伤现象和损伤演化规律是冲蚀机理研究的重要内容，基于相应冲蚀试验和数值仿真的分析 方法是揭示冲蚀机理的重要手段。回顾了砂尘冲蚀损伤研究的缘起和发展经历，在介绍砂尘冲蚀损伤机理的基础上，总结了当前 数值仿真研究的3种主流方法：有限元方法、无网格方法和计算流体动力学方法。从数值仿真角度针对砂尘对韧性材料造成的破 坏模式、砂尘冲击姿态、砂尘冲击速度和形状、砂尘破碎对材料去除机制的影响等4个方面综述了影响冲蚀损伤机理的主要因素 和当前研究进展。砂尘对韧性材料造成的破坏模式通常分为材料凹陷、滑动、犁削、切削等4种不同机制；砂尘的冲击姿态决定了 材料的损伤模式；砂尘的冲击速度和砂尘的形状决定了材料的损伤严重程度；砂尘破碎现象对材料的去除机制有一定影响。