压电阻抗技术监测固体推进剂老化研究

为了进一步研究表面粘贴式的主动传感技术——压电阻抗技术(EMI, Electro-Mechanical Impedance)监测固体推进剂的老化,构建了基于线粘弹杆结构的一维机电耦合模型,根据粘弹性波的理论与边界条件进行分析,建立一种线粘弹结构动态模量与其机械阻抗的表征关系,并对构建的机电耦合阻抗模型进行了数值计算及试验验证。针对HTPB固体推进剂开展高温热加速老化试验及压电主动激励试验,根据监测所得导纳频谱并通过提取结构机械阻抗进行分析,结果表明:压电陶瓷片与推进剂结构在高频机电耦合运动时(300kHz,280kHz)有明显的共振现象,结构固有频率高于机电耦合共振频率,并且在200kHz～400kHz频段与700kHz～900kHz频段内,结构机械阻抗频谱峰值会因固体推进剂的热老化时间增长而降低,且与热老化时间之间满足线性关系。由此可见,压电阻抗法能够与固体推进剂在力学性能上建立表征关系,通过得到固体推进剂结构机械阻抗能够监测其老化损伤。     

大型铝合金薄壁框尺寸的稳定

大型铝合金薄壁框在加工或存放过程中的变形问题很突出,其变形的因素包括:装卡方法不当、热应力、残余宏观或微观内应力等,针对LD10CS大型薄壁框,除合理装夹、刀具锋利等措施外又采用了120℃高温与-609C或-196℃低温冷热循环处理工艺,设计三种处理规程,实践证明:Ⅲ方案有较佳的效果,型框刚加工完时平面度为0.15mm;椭圆度为0.16mm,三个月后分别为0.15mm;0.18mm,半年后为0.23mm;0.20mm。而对照件Ⅰ刚加工完时为0.8mm;2.5mm。对照件Ⅱ刚加工完时为0.17mm;0.12mm,两天后达0.30mm;0.15mm,三个月后最大变形达2mm。此外又经实践确认,避免内应力的突变也是避免变形的重要因素。     

固体发动机界面结构试件脱粘健康监测研究

以复合材料壳体和绝热层脱粘模型试件为对象,利用粘贴于壳体外表面的压电主动激励传感器,基于高频机电阻抗方法,对模拟药柱/绝热层界面脱粘的结构健康状态监测进行了数值仿真和实验研究,得出了不同脱粘损伤工况下的导纳频谱曲线,计算了能表征脱粘程度的平均绝对偏差损伤指标。结果表明,高频机电阻抗方法可利用粘贴于壳体外表面的压电传感器有效地识别内部结构的界面脱粘,相比于传统检测方法,能实现实时的结构健康监测,损伤指标能量化表征脱粘程度,实验采用的两种压电传感器中,MFC传感器较PZT传感器更适合于曲面固体发动机壳体脱粘检测,为开展实际工况下的固体发动机药柱结构界面脱粘损伤监检测工作提供理论与技术支撑。     

供应态铝合金超塑成形试验

对航天结构常用材料供应态铝合金LY12、LF6板材的超塑性进行探讨的结果表明,在一定的温度,变形速率条件下,LY12CZ状态的板材的延伸率可达到420％,呈现出超塑性。LY12R及LF6M状态的板材的延伸率分别可达到240％及250％,呈现中等超塑性,均可用超塑成形的方法加工出形状复杂的结构件。铝合金超塑成形时对温度很敏感,要精确控制。