复合材料层压板连接强度分析参数化建模与试验验证

采用Python语言开发了复合材料层压板连接快速建模程序,通过人机交互实现自动建模,参数化建模程序可以对层压板单层厚度、铺层顺序、铺层角度、螺栓直径及排列形式、螺栓边距端距等参数进行设计分析。讨论有限元软件ABAQUS与Python语言的接口及命令调用方式,通过RSG编写GUI界面,从而大大简化用户的操作过程。通过Fortran语言开发了用户自定义材料子程序,实现材料失效判据及刚度退化的二次开发,并嵌入快速建模程序中,实现复合材料层压板连接强度分析参数化建模。有限元分析与试验验证相结合,对比分析失效模式及破坏载荷,误差在10%以内,工程上认为误差可接受,表明模型建立的合理性。本文的工作为复合材料层压板连接强度分析有限元前处理建模提供了有价值的参考。     

一种非线性模型下的复合材料螺栓连接失效分析

复合材料螺栓连接结构已广泛应用于飞机结构件,研究其拉伸失效问题具有重要意义。结合Hashin失效准则、能量耗散率方法、Puck失效准则和材料损伤连续退化方法,建立一种包含面内损伤和层间损伤的复合材料三维非线性模型;将含开孔层合板准静态拉伸试验结果与有限元数值模拟结果进行对比,两者之间的应力应变响应及最终断裂失效模式一致,证明该本构模型是有效的;在此基础上,对复合材料单钉双搭接螺栓连接结构进行拉伸失效分析。结果表明:数值模拟所得位移载荷响应与试验结果吻合良好,极限拉伸载荷误差不超过5%,满足工程应用要求;加载过程中的孔边变形和损伤累积使得螺栓连接结构整体刚度下降,其最终破坏模式为中搭接板挤压失效。     

高纯氧化铝基板的制备要点与宇航应用验证实践

通过分析高纯氧化铝陶瓷基板的制备要点，梳理了制备关键工艺与基板特性指标之间的关系，梳理出星用高纯氧化铝陶瓷基板的验证需求，最终提出了高纯氧化铝基板的验证思路，即在将全部验证项目分为构件级和组件级两个大类的基础上，进一步建立起三级验证指标体系。就具体验证项目的设计与实践，进行了细致的分析讨论。得出结论，验证过程体现出的既基于已有标准框架和测试原理，又不拘泥于某一特定标准的原则与思路，不仅适合于构件级的批次稳定性与工艺适用性验证，同样也适用于组件级各验证项目和具体测试方法的确定。在确保构件级和组件级全面、准确验证的前提下，为确保较高的验证效率和较低的验证成本，需要结合标准、测试条件、应用工况三方面综合考虑和细化验证项目条件。     

以Ti／V／Cu、V／Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接

用真空扩散连接方法对ＴｉＡｌ／Ｔｉ／Ｖ／Ｃｕ／４０Ｃｒ钢及ＴｉＡｌ／Ｖ／Ｃｕ／４０Ｃｒ钢进行了研究。结果表明，以Ｔｉ／Ｖ／Ｃｕ作中间层的接头拉伸强度高于以Ｖ／Ｃｒ作中间层的接头强度。界面分析显示，Ｔｉ／Ｖ、Ｖ／Ｃｕ、Ｃｕ／４０Ｃｒ钢的各个结合界面处未形成金属间化合物，而ＴｉＡｌ／Ｔｉ的结合界面上有Ｔｉ３Ａｌ产生；在ＴｉＡｌ／Ｖ的界面上有Ｔｉ３Ａｌ、Ａｌ３Ｖ两种金属间化合物产生；界面上脆性金属间化合物的产生是接头发生断裂的原因。     

一种基于精确刚度分析的刚性连接单元

NASTRAN刚性连接单元RBE3中的权因子需要人为设定,由此导致分配节点载荷具有较强的主观性。针对该问题,基于结构刚度矩阵的缩聚原理提出一种精确的刚性连接单元,该单元可将指定节点上的载荷精确分配至结构的主要承力节点,并能有效克服RBE3单元中权因子不直观且难以确定的缺点。通过算例验证,表明采用本文所提出的精确刚性连接单元可以精确完成由加载节点到主要承力节点的载荷分配计算,且所得载荷分配结果更为精确可靠。     

基于LCP基板的射频子阵共形一体化制造技术

为解决共形相控阵雷达中组件与共形天线平台不匹配以及线缆插拔带来的系统不稳定等问题，对基于LCP基板的柔性T/R组件封装技术开展研究。分析了基板层压质量控制及有源芯片埋置方法，通过ANSYS软件仿真了基板不同弯曲角度下的应力分布。结果显示叠加层压辅材后的优化层压过程可以有效去除层间气泡，MMIC埋置的气密性可达7.4×10^-7 Pa·m³/s。仿真结果表明在-55~80 ℃的温度循环下，当基板弯曲角度大于10°时，弯曲应力随着弯曲角度的增加迅速增长。当基板弯曲角度小于10°时，T/R共形组件保持优良性能。     

宇航微波组件连接技术可靠性分析

针对宇航微波组件制造过程中的射频同轴电连接器与微带板之间的连接技术，以焊料硬连接、镀金铜带Ω形连接及金带包焊为研究对象，分析比较了不同连接技术的原理与特点，提出了相应的工艺控制要求与注意事项，并以SMA型电连接器为试验对象，对不同连接技术进行了鉴定试验验证、电性能测试及热应力仿真等可靠性评估与分析。结果表明：焊料硬连接焊点在经历力学鉴定试验和200次温度循环试验后出现疲劳纹，镀金铜带Ω形连接和金带包焊焊点则未出现异常；金带包焊的电性能与焊料硬连接较为接近，在1~8 GHz内基本满足使用要求，镀金铜带Ω形连接的电性能一致性较差；相同温度载荷下，硬连接焊点的最大热应力远大于镀金铜带Ω形连接及金带包焊，采用金带包焊的力学设计裕度远大于硬连接。     

星载微波电路用高纯氧化铝基板的工艺适用性验证技术

为了确保星载微波电路用高纯氧化铝基板的国产化可靠替代，本文通过全面分析星载产品用高纯氧化铝基板的工艺适用性验证需求，研究建立了星载微波电路用高纯氧化铝基板的工艺适用性验证指标体系，确定了验证试验项目，利用微波电路工艺件试验和组件产品环境适应性考核等试验验证手段，示范性地阐释了陶瓷基板类材料工艺适用性验证方法。研究表明，基于验证需求分析确定验证项目，通过试验与工艺实践获得各类验证数据进行多维度综合评价，可以给出客观完整、科学有效的工艺适用性验证结论。     

复合材料径向和轴向螺栓连接失效预测方法及失效模式分析

大型火箭舱段间的复合材料端框连接主要由径向螺栓连接和轴向螺栓连接组成，设计了不同铺层和几何尺寸的连接试验件，并通过试验获得了失效载荷和失效形式。然后，选择了3种渐进损伤方法进行了连接结构的失效预测，并将预测结果与试验结果进行比较，结果表明：采用基于细观力学的复合材料渐进损伤方法，15组径向连接试验件失效载荷计算误差最大为17.3％；4组轴向连接失效载荷计算误差最大7.4％；预测的失效形式与试验结果接近，为连接结构确定了合适的失效预测方法。采用数值分析结果揭示了复合材料单向层的主要失效模式。为复合材料端框连接的设计研究提供了可用的失效预测方法及详细的失效模式分析结果。     

航空用600℃高温高压导管连接快卸卡箍组件试验与评价研究实践

以GJB 3579-2015《高温高压管路连接卡箍通用规范》为验收标准，对3个批次典型规格600℃高温高压导管连接快卸卡箍组件从外观质量和尺寸、关键功能性能、环境适应性、疲劳寿命等多指标角度试验研究出发，验证其是否满足标准规范的要求；并采用“过程能力指数法”对获取的各项试验结果数据进行稳定性分析和评价。