复合材料分层缺陷钉连修理强度恢复能力研究

分层缺陷是复合材料制造过程中最常见的缺陷之一,研究钉连接修理对复合材料分层缺陷的修复,探索具有分层缺陷复合材料的强度恢复情况。基于2DHashin失效准则,以及双线性Cohesive损伤模型中的二次名义应力准则和B-K失效准则,利用ABAQUS/Standard模块进行非线性分析,研究碳纤维复合材料的分层缺陷。采用钛铆钉连接修理后,碳纤维复合材料强度恢复能力,结果表明,钉连接对蒙皮拉伸强度无影响,对压缩强度具有显著提高;不同铺层厚度对强度恢复有影响;在一定范围内,分层尺寸越大,修理后强度恢复比例越多。     

直升机蜂窝夹层结构缺陷验收准则验证技术研究

蜂窝夹层作为一种特殊的复合材料结构,具有比强度、比刚度较高,性能易设计且便于大尺寸整体成型等诸多优点,广泛应用在航空器的结构设计中。但蜂窝夹层结构在制造、使用和维护过程中易出现脱／漏粘、冲击、磕碰等内在缺陷或外来损伤,可能导致结构强度的降低,从而危及结构安全。基于强度理论制定了一种直升机蜂窝夹层结构的静强度、疲劳强度和剩余强度综合验证思路与方法。针对典型结构的构型、缺陷类型和工程可检缺陷参数尺寸,设计了模拟真实蜂窝夹层结构的验证样件和缺陷预制技术,通过强度性能的试验和研究,获得了带有脱／漏粘缺陷、冲击／磕碰损伤等缺陷的结构强度缺陷容限值,为其缺陷验收准则的制定提供了技术依据。     

一种新的缺陷压电体奇异准协调单元及其断裂分析

在缺陷压电体断裂理论分析的基础上构造了一种新的缺陷压电体广义位移模式并建立了有限元断裂分析模型;提出了求解压电体含大曲率缺口广义强度因子等断裂参量的数值分析计算方法。考查了不同结构尺寸、电位移与电场对解的影响,本方法所得的结果与理论解一致,说明了本文方法的有效性。     

热切缺陷对氧化铝陶瓷强度的影响

描述了氧化铝陶瓷封装制造中热切缺陷的产生,并利用扫描电子显微镜及表面粗糙度测量仪对热切表面的表面质量进行了评价.为了进一步的评价热切缺陷对陶瓷元件可靠性的影响,引入Weibull强度统计理论,比较了自然表面和热切表面的强度差异.实验结果表明,热切表面的表面质量明显差于自然表面;同时热切缺陷存在使氧化铝陶瓷试样强度显著下降,强度分散度增加;试样尺寸减小时,热切缺陷使陶瓷元件可靠性更低.     

基于缺陷概率特点的粉末冶金材料寿命预测概率模型

粉末冶金材料由于其制造工艺的特点,强度和寿命对微缺陷（夹杂、气孔、表面划伤）十分敏感,导致了粉末冶金材料的破坏具有较大的分散性,使得寿命预测更为困难。本文根据国内粉末材料中缺陷的分布特点,基于文献[79]中概率断裂分析的思路,对原有方法进行了修正和推广,重新给出了缺陷在表面、亚表面以及内部时的定义及缺陷在这些不同位置时出现概率断裂的确定方法,建立了一个可考虑缺陷形状、大小、位置等分布特征的粉末冶金材料寿命预测概率模型,并基于此计算了不同尺寸缺陷位于不同位置时材料的失效概率及总失效概率。分析表明:所给出的方法可以很好的表征国内工艺条件下粉末冶金材料缺陷的概率特征对强度寿命的影响,方法是有效的。      

金属增材制件射线检测缺陷检出概率分析

针对增材制造射线检测缺乏缺陷检出概率数据易导致裂纹、孔隙缺陷漏检问题,以GH3625高温合金增材制件的线型缺陷和孔型缺陷为研究对象,使用CIVA2020仿真平台模拟X射线检测并得到缺陷检出概率（POD）曲线,研究两种缺陷不同尺寸变化对缺陷检出概率的影响,确定不同影响因素下缺陷检出尺寸及检出概率,并利用Sgompertz函数拟合得到线型缺陷受深度影响的POD曲线方程以及孔型缺陷受半径影响的POD曲线方程,建立了增材制造线型缺陷和孔型缺陷的缺陷检出概率模型。结果表明：在95%的置信水平下以90%概率可检出的线型缺陷长度尺寸为0.211 mm、宽度尺寸为0.213 mm、深度尺寸为0.178 mm,孔型缺陷可检出的直径尺寸为0.188 mm,高度尺寸为0.190 mm。通过实际试样微焦点射线成像检测以及胶片射线照相检测对仿真结果进行对比验证。表明建立的缺陷检出概率模型较为准确,可为增材制造中裂纹与孔隙缺陷检测可靠性分析提供依据。     

Analysis for Strength Test of Butt-jointed Thin-wall Steel Pipe

目前薄壁钢管对接焊缝强度的计算常采用参考文献[1]中公式,此公式为国外早期的经验计算公式,但仅适用于气焊钢管,而薄壁钢管常采用C02保护焊.本文通过焊接钢管拉伸试验分析,推导出了适用于计算薄壁焊接钢管对接焊缝强度的公式以及CO2保护焊参数取值.     

初始缺陷尺寸分布的尺寸效应研究

疲劳结构可能的开裂区域面积不同引起结构可能萌生裂纹的初始缺陷尺寸分布各异是造成"疲劳尺寸效应" 的一个可能解释。研究了试样测试部分尺寸大小与萌生裂纹的初始缺陷尺寸分布的关系,并建立了分析模型。模型利用已知的小尺寸试样的初始缺陷尺寸分布和大小试样的开裂面积比,推导出了相同条件下未知大尺寸试样的初始缺陷尺寸分布。这为结构完整性研究以及基于小裂纹扩展理论大尺寸试样的耐久性分析和疲劳全寿命预测打下基础,并为进一步研究"疲劳尺寸效应"创造了条件。     

无损检测模糊理论及其应用

断裂力学在工程中的应用,首先必须准确知道结构材料中的缺陷尺寸,但是由于无损检测的模糊不确定性导致检测出的缺陷尺寸(检测尺寸)与缺陷真实尺寸之间存在较大误差。本文对此进行了研究,建立了无损检测模糊理论,提出了缺陷尺寸与其检测尺寸之间的数学关系式,得到了在指定检测尺寸下的缺陷真实尺寸分布规律,给出了缺陷尺寸模糊分布、模糊区间估计和超标缺陷的隶属度,从而成功地解决了无损检测对材料缺陷进行有效的定量分析这一难题。基于该无损检测模糊理论,还将形成更加切合工程实际的模糊寿命预测、模糊断裂准则、模糊损伤容限设计、压力容器的模糊评定等一系列新的理论和方法。      

薄壁管壳高速正撞击穿孔特性的数值研究

受径向曲率的影响,薄壁管壳遭受高速弹丸撞击产生的局部穿孔毁伤与薄板结构并不相同。本文利用LS-DYNA3D动力学程序,采用光滑粒子流体动力学和有限元法相耦合的方法(SPH-FEM),对球形弹丸高速正撞击不同直径薄壁钢管的穿孔毁伤特性进行数值研究。根据小弹丸高速撞击薄板的物理力学性质,可把穿孔过程简化为初始流动扩孔和随后的惯性扩孔两个阶段,提出一种圆柱管壳高速正撞击穿孔的简化物理模型,并分析圆管直径对轴向孔径和径向孔径尺寸差值比的影响。数值模拟结果表明,撞击速度为2~3 km/s时,薄壁钢管的正撞击穿孔略呈椭圆状,其轴向孔径尺寸稍大于径向孔径尺寸;随着薄壁钢管直径的增加,两个方向的孔径尺寸差值比减小。另外,薄壁钢管遭受小弹丸撞击穿孔后产生碎片云的分布形态受径向直径影响明显,相同撞击条件时,钢管直径越大,则产生碎片云的膨胀角和残余速度也较大。     

直升机金属结构缺陷深度统计分析

缺陷对金属结构疲劳性能有不可忽视的影响。为研究直升机金属结构表面制造缺陷的尺寸分布规律,收集和统计了金属关键件和重要件上的划伤和冲击类型缺陷的尺寸,对其概率分布进行了拟合,发现缺陷深度的尺寸服从对数正态分布。对铝合金上的缺陷分划伤和冲击做进一步统计分析,给出了一定缺陷尺寸范围对应的数量比例。     

Study on ASTM Shear-loaded Adhesive Lap Joints

对承剪单搭接胶接接头力学性能进行了有限元分析及试验验证。通过对ASTM D5656标准薄胶层试件的试验及其和有限元计算结果的对比，确定了胶粘剂材料弹塑性应力应变关系。在此基础上，引入等效塑性应变准则和J-积分准则对具有不同胶层厚度的ASTM D5656和ASTM D3165标准试件的强度进行了预测，预测结果与试验结果相吻合。还就含脱粘缺陷的ASTM D3165标准试件的强度进行了分析。计算结果表明，ASTM D5656和ASTM D3165标准试验测得的胶粘剂表观剪切模量和剪切强度只具有相对意义，确定胶粘剂材料工程常数，还要在计算结果的基础上进行更深入的理论分析；对于含脱粘缺陷的ASTM D3165试件，缺陷的位置对其强度有重要影响。     

补片尺寸对复合材料胶接修理性能的影响

在复合材料胶接修补中，补片的尺寸对胶接强度的影响非常关键。本文针对单面胶接修理结构建立了“三板模型”，并且，通过试验来验证该有限元模型的正确性，然后，利用该模型来分析补片尺寸对胶接质量的影响。对计算结果的分析发现：补片的直径为孔直径的2—3倍，厚度为孔深的45％～60％时，修补结构的强度恢复能达到最大值。     

含分层损伤的复合材料层压板轴压剩余强度分析

基于渐进损伤分析方法对含正方形分层损伤的复合材料层压板开展了剩余强度仿真分析。不同损伤尺寸大小的仿真结果表明,层压板的轴压剩余强度和失效机理与分层损伤尺度密切相关,分层损伤尺寸较小时,层压板剩余强度对损伤尺寸不敏感,降低幅度较小;损伤尺寸大于某一临界值后,层压板剩余强度较完好结构件大幅度下降,并趋于稳定;中小尺寸分层损伤层压板在屈曲后,其失效模式为结构件中部横向整体直接压溃;大尺寸分层损伤层压板出现子层屈曲诱发的界面损伤并扩展,在复合材料薄板中部压溃前达到最大剩余强度。该仿真结果对复合材料损伤容限设计、修理具有指导意义。     

涡轮盘用高温合金的应用研究

本文叙述了几种涡轮发动机涡轮盘用高温合金的失效事例、冶金缺陷、应用性能及寿命预测。广泛的研究表明,屈服强度低、粗晶粒尺寸、冶金缺陷的存在是造成涡轮盘用高温合金早期失效的主要原因。通过本文,我们能够用模拟试验结果计算涡轮盘的寿命。     

7050铝合金锻件缺陷容限值试验方法研究

缺陷容限设计方法充分考虑直升机的特点,将损伤容限设计思想巧妙地应用于直升机的设计中,通过缺陷容限值保证关键动部件的服役安全。本文采用疲劳极限反推的方法测试了三种尺寸的缺陷容限门槛值,分别采用有限元法和Y.Murakami公式计算缺陷容限门槛值,结果表明:含有265μm,374μm,480μm缺陷尺寸的三种试件缺陷容限门槛值基本相同;缺陷容限门槛值明显低于长裂纹门槛值,采用长裂纹门槛值作为缺陷容限门槛值会导致偏于危险的结果;有限元法与Y.Murakami公式应力强度因子计算结果非常接近,Y.Murakami公式计算结果略低于有限元法。     

液体火箭发动机内窥镜检测方法改进

为进一步提高内窥镜在液体火箭发动机的工作内腔、焊缝表面、导管内表面的缺陷及多余物检测效果，采用定性与定量方法对缺陷进行了试验研究。内窥镜检测到的缺陷图像转变为数字图像后，可实现对缺陷尺寸实际大小的判别。该研究方法对其它产品的内部质量状况检测也有一定的参考价值。     

无限寿命可靠性分析方法

1.引言 材料在冶炼、加工和使用过程中,不可避免地存在各种初始缺陷或裂纹,对某些关键的或不易检修的构件(如螺旋桨叶、发动机气门弹簧等),常采用无限寿命设计,期望其中的初始缺陷或裂纹不继续扩展。这要求应力强度因子变程△K小于疲劳裂纹扩展门槛值△K_(th),而应力强度因子变程△K是应力变程△σ的函数X(△σ)与初始裂纹尺寸α_0的函数     

焊接接头典型缺陷的数字X射线尺寸测量技术

为了准确测量焊接接头典型缺陷的尺寸,提出了一种基于半波高法(HWH)的焊接接头缺陷数字射线尺寸测量技术。首先,分析了数字射线检测系统的调制传递函数(MTF),确定了检测系统的空间分辨率。其次,对焊接接头的典型缺陷进行模拟,通过半波高法测量其尺寸。结果表明:依据瑞利判据,运用双丝像质计测定该检测系统的空间分辨率为4.5 Lp/mm;运用该方法测量焊接接头缺陷尺寸,与实际尺寸基本相符,误差小于6.3%,该方法避免了人为因素的影响,精度可满足日常产品的检测需求。     

基于对应分析的限寿件锻造关键工艺参数分级

探索了一种基于对应分析的限寿件锻造关键工艺参数的分级方法。以涡轴发动机钛合金压气机轮盘坯料锻造关键工艺参数为研究对象,以可能存在的内含缺陷三维尺寸数据为目标,通过加工过程数值仿真与对应分析法结合,辨识关键工艺参数并分级。结果表明:该分级方法下,温度对缺陷三维尺寸的影响随着其变化程度的增加先增加后减少,应变率、变形率对缺陷三维尺寸的影响随着其变化程度的增加而单调递增,摩擦系数的影响可以忽略。