涡轮榫接疲劳寿命评估及验证：研究现状及展望

介绍了涡轮榫接结构疲劳寿命评估技术的研究现状，分别从多场载荷分析、裂纹萌生寿命评估、裂纹扩展模拟和试验技术等方面探讨了现有研究的进展、不足以及发展趋势，重点论述了涡轮榫接结构使用寿命和损伤容限的评估方法。结果表明：现有的分析和试验方法能基本实现涡轮榫接的疲劳寿命评估，但由于各种局限性，工程适用性亟待提高，仍需稳健的载荷降阶分析方法、基于物理机制和数据驱动的寿命评估方法、载荷历程相关的裂纹扩展寿命评估方法和复杂热力环境下的试验技术，从而建立先进航空发动机涡轮榫接结构疲劳寿命评估及验证体系。     

DP590高强钢双脉冲胶焊连接工艺研究及数值模拟

针对DP590高强钢,设计了一种双脉冲直流点焊波形,开展胶焊工艺试验研究,对比分析单脉冲胶焊与双脉冲胶焊接头的力学性能;建立胶焊仿真模型,分析双脉冲胶焊温度场的演变规律。结果表明:双脉冲电流的引入能有效降低飞溅的产生,提高接头质量的稳定性,其接头的力学性能优于单脉冲胶焊;其次,双脉冲胶焊工艺熔核区存在两次焊核增长过程,热循环曲线呈现"双峰"特征,且热输入量高于单脉冲胶焊;双脉冲胶焊接头焊核直径的模拟值和实际值均大于单脉冲胶焊接头,仿真的焊核直径分别为6.42、5.97 mm,对应的实际焊核直径分别为6.61、5.77 mm。     

卫星用蜂窝板常温胶接工艺

对J-133常温胶接蜂窝板的工艺特性进行对比分析,优选出合适的工艺方法,通过正交试验研究刷胶量、均压板厚度、打压压力对胶接质量的影响,优选出最佳的工艺参数,成功制备验证件。研究表明:最佳涂胶方式为“在面板胶接面依次涂胶,垫一层30g/m²碳毡,再刷上剩余胶液”;热压罐打压方式优于真空袋加压;在一定范围内的均压板厚度对蜂窝板的90°剥离强度影响最大,刷胶量的影响次之,打压压力影响最小;最优的工艺参数组合为:刷胶量350g/m²,均压板厚度为1.5mm,打压压力0.15MPa。根据最佳工艺参数制备出的J-133常温胶接蜂窝板,其胶接质量和力学性能与J78B胶膜中温固化的蜂窝板相近,满足航天设计要求。     

聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺

新型卫星平台对具有较低热导率和较高尺寸稳定性的聚酰亚胺泡沫提出应用需求，为保证聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接质量可靠性及工艺可实施性，需要对胶黏剂进行选型与性能评价。本文对硅橡胶（RTV-X，GD414）进行试验和讨论，通过胶黏剂力学性能、耐温性能、流变性能、90°剥离性能对比，确认RTV-X胶黏剂适用于聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺。通过分析验证确定胶接加压方式和胶接压力，并对试样进行高低温力学性能、温度冲击后力学性能考核，总结出以RTV-X为胶黏剂采取正压力≥1 kPa制备出的聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺可靠，制品胶接质量良好。所得结果可为深空探测等更多型号任务需求提供工艺参考。     

胶接点焊接头拉伸声发射信号分析及其损伤模型北大核心CSCD

基于Box-Behnken Design响应面法开展胶接点焊工艺试验,分别采集了胶接点焊、点焊、粘接三种接头拉伸过程的声发射信号,采用小波包对信号进行分解重构,分析了三种接头的信号特征,同时结合撞击计数历程图对焊核失效断口进行了分析,并通过累计撞击计数建立了试件的损伤模型。结果表明:三种接头在屈服阶段和断裂阶段的声发射信号较为丰富;胶层失效和焊核拔出失效可以通过声发射信号特征进行区分,其中胶层失效时其声发射信号频率主要集中在0~62.5 kHz,焊核拔出失效时其声发射信号频率主要集中在31.25~281.25 kHz;声发射撞击计数历程图可以从总体上反映焊核失效过程;建立的损伤模型可以较好地表征试件损伤状态。     

修复金属板裂纹的复合材料补片正交优化

基于Abaqus软件建立了金属板裂纹复合材料补片修复结构的有限元模型。以应力强度因子(SIF)为判据,利用L9(34)型正交实验考察了各补片参数对修复效果的影响。结果表明:在99%置信度水平下,补片厚度的贡献率为68.77%,铺层顺序的贡献率为29.59%,而补片长度对修复效果的影响不明显。结合工程应用实际与正交分析结果,利用设计好的补片对含中心贯穿裂纹的铝合金板进行了修复,并对修复结构进行了静强度测试。结果表明:修补后静强度为未修复裂纹板的1.32倍,恢复至完好板的97.2%,延伸率为未修复裂纹板的2.24倍,恢复至完好板的50.7%。结论:选用长度为40 mm,厚度为1.2 mm,铺层顺序为[0°/90°]s的正方形补片时修补效果最好。     

耐150 ℃太阳翼基板结构胶黏剂性能研究

介绍了一种J-159结构胶黏剂,用于太阳翼基板结构的板-芯胶接,重点进行了胶黏剂的力学性能、真空挥发性能、耐辐照性能研究,同时开展了典型件的制备及热真空循环试验。结果表明,J-159胶黏剂在150℃下各项力学性能保持率均56%,远高于常用的J-47胶黏剂,具有很好的耐高温性能。同时,真空挥发性能和耐带电粒子辐照性能满足航天器空间应用要求,制备的典型件在-105～+150℃热真空循环试验后,外观质量、胶接质量及其他性能均符合指标要求,能够满足卫星太阳翼基板耐150℃及以下空间环境的使用需求。     

复合材料卫星承力筒连接结构分析

大型卫星承力筒的连接结构损伤是设计时必须要考虑的关键问题，以某碳纤维复合材料卫星承力筒的连接结构为研究对象，应用ABAQUS有限元软件建立复合材料层合板连接结构渐进损伤模型，并且根据Hashin失效准则及Tserpes材料性能退化准则，应用Fortran语言二次开发了UMAT子程序，研究承力筒层合板螺栓连接及胶螺混合连接的失效机制；在此基础上，利用仿真分析螺栓连接结构的刚度探究对卫星承力筒试验件力学性能的影响。结果表明：利用螺栓连接结构刚度进行仿真建模的卫星承力筒试验件结果更接近试验值，其误差相比于多点约束—MPC单元减小了4%～9%,说明此方法能更好地满足仿真分析要求。该分析方法为复合材料卫星承力筒连接结构的力学性能及多螺栓连接结构的有限元仿真分析提供一定参考，适用于具有连接结构的卫星力学分析。