用于航天电子设备的PMI泡沫夹层结构力学性能试验验证

针对应用于空间站的我国首个航天综合一体化电子系统设备的减重需求,通过试验验证了碳纤维/PMI/碳纤维、铝合金/PMI/铝合金2种PMI泡沫夹层结构的物理及力学性能,并与航天电子设备中常用的铝合金、碳纤维结构进行对比分析。研究表明,相比于铝合金结构,PMI泡沫夹层结构具有显著的减重效果以及良好的阻尼和比刚度特性,平均减重比约为40%,力学响应量级降低了40%～50%,为空间站电子设备的轻量化设计奠定了基础。     

泡沫铝填充薄壁管复合结构压缩与吸能性能

采用填加造孔剂法制备泡沫铝,将其填充入6061铝合金薄壁管中制备填充复合结构,通过准静态压缩实验研究填充间隙、黏结方式以及薄壁管的壁厚等参数对泡沫铝填充管力学和吸能性能的影响,确定最佳制备参数。通过准静态压缩实验和落锤冲击实验,研究在不同应变率下单一与复合结构的力学和吸能性能特点。结果表明:在准静态压缩实验中,当应变为60%,泡沫铝填充管的吸能量是泡沫铝与薄壁管二者数值加和的122%;在冲击实验中,和单一结构相比,复合结构的冲击载荷更加稳定,且具有更高的平均冲击载荷,吸能能力更强;相对于单独的泡沫铝,泡沫填充薄壁管在压缩和冲击吸能方面均有较大的提升。     

绝热层制备工艺的环境影响分析

聚氨酯泡沫绝热层被广泛应用在建筑、家电、汽车和航天等领域,绝热层制备工艺对环境有着重要的影响,因此评价绝热层制备工艺的环境影响有着十分重要的意义。本文采用生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)中的ReCiPe方法对绝热层制备工艺的环境影响进行了评价。结果表明,绝热层制备工艺对海洋生态毒性的环境影响最大,其次是人类毒性、淡水生态毒性、淡水富营养化和化石耗竭;油漆、电能、聚氨酯组合剂以及聚脲组合剂是对环境影响贡献较大的清单物质,且环境影响结果对油漆和电能的变化最为敏感;喷漆过程、聚氨酯喷涂过程和聚脲喷涂过程环境影响显著,占比超过了总环境影响的70%。降低绝热层制备工艺环境影响的关键因素有:在设计阶段考虑聚氨酯废料的回收,避免聚氨酯和聚脲材料的浪费,选用较为清洁的粉末型漆料,或者提高电能利用率、提高清洁能源的比例。     

基于分形理论和节点分离有限元的泡沫铝防护结构数值仿真研究(英文)

利用数字图像处理技术对泡沫铝截面的分形特征进行了分析,使用对数线性回归方法计算了泡沫铝的分形维数。Serpinski垫片可以被用于泡沫铝截面建模。通过调整迭代次数和分割参数可以获得不同分形维数、不同相对密度的泡沫铝模型。使用节点分离的Lagrange有限元方法对超高速碰撞过程进行了分析,通过将数值仿真结果与实验结果对比表明了建模方法以及仿真方法的有效性。通过数值仿真,获得了等面密度的铝防护板以及泡沫铝防护板的弹道极限曲线。对比表明,泡沫铝板的防护性能明显优于铝板。泡沫铝材料适合应用于航天器防护。     

拉胀泡沫材料力学性能

总结了拉胀泡沫材料的制备工艺,综述了近年来国内外对其力学性能的实验研究和理论描述,重点探讨了基于不同变形机制的理论模型在预测拉胀泡沫材料的弹性性能方面的优劣以及拉胀泡沫材料的优越性能,并在此基础上展望了其潜在的应用.     

座舱边缘连接用聚氨酯胶黏剂的性能研究

对边缘连接用聚氨酯胶黏剂的适用期、拉伸剪切强度进行了研究,并对胶黏剂的耐介质性能、耐低温老化性能、耐高温老化性能、耐湿热老化性能、耐温度交变性能、耐紫外老化性能和耐盐雾老化性能等应用性能进行了考核,结果表明座舱边缘连接用聚氨酯胶黏剂的综合性能可以满足飞机边缘座舱连接的使用要求.     

泡沫夹芯面板非穿透损伤挖补维修有限元分析

建立了SR20飞机含非穿透损伤复合材料泡沫夹芯结构壁板挖补维修的三维有限元模型。分析了有限元模型的收敛性,给出了合理的网格划分密度。对单向拉伸和双拉伸载荷下含非穿透损伤泡沫夹芯结构进行了应力分析,给出了完好结构和维修后结构面板各材料主方向应力分布。基于最大应力准则给出了完好结构和维修后结构的单向拉伸强度和双向拉伸强度。分析结果表明,维修后的结构在单向拉伸状态下,初始损伤为面内剪切失效,应力极值点位于母板上临近维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成30°的位置;双向拉伸状态下,初始损伤为纤维拉伸断裂,应力极值点位于母板上维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成45°的位置。在理想修复状态下,单向拉伸时的强度恢复系数为85.8%,双向拉伸时强度恢复系数为96.7%。维修区域材料不连续,导致应力集中,使结构维修后强度下降。维修后强度随表面贴补铺层数增加而降低,原因为贴补铺层增大了局部刚度,使维修区域应力水平升高。