双材料界面裂纹的弹塑性问题

研究Ⅰ型弹塑性界面裂纹问题，用傅里叶正，余弦变换及逐段定积分变换方法将边值问题的方程化为奇异积分方程组。解方程后计算了裂纹尖端塑性区尺寸及裂纹尖端张开位移COD，给出了应变能释放率算法，结果表明，裂纹尖端塑性区尺寸和COD均仅与两种材料的较小屈服极限有关，较小屈服极限越大，则裂纹尖端塑性区尺寸和COD越小。     

动态裂纹尖端塑性区的解析解

基于动态裂纹尖端应力场方程和Hill屈服准则,确定裂纹尖端塑性区的表达式,给出平面应力条件下Ⅰ/Ⅱ复合型动态裂纹尖端塑性区的解析解,分析了不同裂纹扩展速度下裂纹尖端塑性区的形状和大小.结果表明,Hill准则适用于正交异性材料和各向同性材料裂纹尖端塑性区的估算;裂纹扩展速度越快,裂纹尖端塑性区的范围越大,裂纹尖端塑性区的形状变化越大;Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹尖端塑性区的形状关于裂纹面对称;复合型裂纹尖端塑性区的范围和形状与m有关;对于同型裂纹,与正交异性材料相比,各向同性材料裂纹尖端塑性区的范围较大.     

空洞敏感材料轴对称超塑约束胀形的数值研究

本文将含有变形损伤的本构关系引入大应变刚粘弹有限元模型，研究空洞敏感材料轴对称超塑约束胀形变形特性与损伤机制，讨论了材料速率敏感指数ｍ，空洞长大速率Ｄ０，静水背压力Ｐｈ摩擦因子Ａｍ以及模具几何（宽高比ＲＤ／ＨＰ）对胀形件厚度不均匀性及空洞扩展的影响。     

氢氧推力室再生冷却内壁故障分析

对某氢氧火箭发动机在热试车后推力室再生冷却通道内壁产生裂纹的故障建立了理论分析模型,并进行了温度场与应力场的耦合计算分析。分析认为,推力室内壁在连续的发动机热试车中出现故障的机理为较大的热载荷和机械载荷的组合促使推力室内壁的组合应力超过当地的屈服极限,产生较大的塑性变形所致。采用改善冷却通道的结构形式、燃烧室内壁采用适当厚度的隔热镀层、降低推力室内壁应力比R等措施可以提高再生冷却推力室的热循环寿命。     

收敛段内壁强力旋压胀形工艺试验

发动机收敛段内壁采用卷锥筒、对焊、胀形工艺,存在着焊缝材料强度低,胀形后焊缝处壁厚减薄量超差的问题。废品率高,潜在质量差。为此做强力旋压、胀形工艺试验。强力旋压有一次成型,二次成型方案。一次成型试验起旋后在距小端60～90nm处屡次产生龟裂,甚至断裂。因此,未作进一步试验;二次成型试验采用的过渡模胎的半锥角定为30°,二次旋压模胎的半锥角仍为12°, 前、中、后共三次消除冷作硬化热处理,零件顺利成型。又通过试验在胀形、热处理、校形工艺及一次胀形成型工艺中选择了前者,型面与样板的间隙<0.15mm。零件达到并超过了图纸的技术要求。     

2195铝锂合金应力松弛时效成形工艺制度

以2195-T8态铝锂合金为研究对象,探究工艺参数对其应力松弛时效行为的影响规律。试样经过固溶、淬火,进行不同预变形、时效温度及时效时间条件下的应力松弛时效实验。通过室温拉伸,测得应力松弛时效后试样的力学性能。基于正交试验的极差分析和方差分析,探究了预变形、时效温度和时效时间3个工艺参数对应力松弛量、屈服强度和延伸率的影响权重占比;进一步研究发现预变形不仅可以提高2195铝锂合金时效后的强度,还降低了应力梯度对材料力学性能不均匀性的影响;查明了实现2195铝锂合金应力松弛时效形性协同制造的合理工艺制度:180℃+4%预变形+时效时间12～16 h。研究工作为大型铝锂合金构件应力松弛时效形性协同制造工艺窗口的确定提供了重要支撑。     

均匀金属微滴打印大高径比金属针肋及其形貌预测

散热器是航天器热控系统的核心部件,采用金属微针肋阵列结构的散热器具有优良性能,能够极大提升散热效率。但微小金属针肋结构有大长径比、弱刚度的特点,切削或铸造等传统成形方法存在切削受力变形、难以填充型腔或脱模等不利因素,使得微针肋阵列高径比受到制约。本文提出均匀金属微滴3D打印直接成形大高径比金属微针肋方法,研究了基板温度、液滴沉积温度与液滴最终形貌的关系,建立了沉积液滴形貌以及微针肋轮廓预测模型,实现了针肋形貌的预测。在相应参数下以锡铅合金为材料进行了微滴打印试验,打印出直径为394μm、高径比超过100的金属微针肋,为将来航天器用高效微针肋散热器的3D打印新途径奠定了基础。     

铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。     

铝合金制件减少变形和稳定尺寸的加工和热处理试验

一、铝合金的变形 铝合金机械强度不太高而塑性较好(特别如变形铝合金),受到外力作用较易发生变形。在残余内应力作用下也会发生变形。金属晶体受力作用后晶格位错的位能增加,当它超过位错运动的激活能时,位错便沿某方向移动,金属就产生(微)塑性变形。铝合金制件内较大的残余内应力是由原材料和不适当的金加工、热处理所造成。由于残余内应力分布情况比较复杂,随着时间推移,它持久作用的结果,在零件某些薄弱环节产生永久性的微塑性变形,零件尺寸可能产生变化,影响了精度。铝合金制件加工发生变形的例子是比较多的,例如:     

难加工材料的挤压加工法

挤压加工是把材料装入模具体内,通过挤压制出与模孔断面形状相同的长形工件的加工方法。特别适用于断面形状复杂的工件,例如制作铝窗型材和装有热交换用翅片的管子等。对那些在常温下挤压加工困难的材料,需要加热到一定的温度。在通常条件下,非常脆而不能塑性变形的材料,在适当的温度和压力下也能有很大的延展性。因为挤压加工时,变形     

乙烯超燃燃烧室支板/凹腔结构组合数值优化

为探索带交错尾部支板的超燃燃烧室流场特性,运用有限体积法对乙烯喷注当量比0.6的燃烧室进行了数值模拟。对比喷孔不同布置方式,支板尾部交错结构不同数目、不同翘角对混合效率、总压损失的影响。研究发现,喷孔数目越多,对燃料与空气充分混合越有利,但过多喷孔会降低穿透深度,且导致可燃混合区重叠,不利于掺混增强;交错结构数目越多,产生的流向涡涡量强度越大,但远场混合效率并不理想,当支板交错结构数目等于4时,在凹腔附近能取得较大掺混效率;在一定范围内,支板翘角越大,掺混效果越好,交错结构掠形尾部也有利于掺混增强,但均会导致更大的总压损失。     

LF6铝合金超塑性应用分析

LF6铝合金具有较好的超塑性,适合进行复杂型面平板件的超塑成型。研究了超塑性变形后材料的金相组织变化及力学性能变化,得出,单轴拉伸试样随着超塑变形量的增大、强度随之下降。变形小于50％时,强度可保持在290MPa以上,延伸率可在17％以上。对薄板气胀成型件,由于是双轴拉伸,受力比较复杂,当减薄率小于37％时,其强度仍可保持在290MPa以上。即强度损失小于9.7％。对一般受力结构件,最大变形部位宜限制在50％以内,对非受力件可视具体情况而定。     

细晶TC21钛合金超塑性能及变形机制研究

研究了晶粒度为4μm的TC21钛合金在860～950℃温度范围和1×10-3s-1～5×10-4s-1应变速率范围内的超塑性拉伸行为。结果表明:在实验条件下,TC21钛合金表现出优异的超塑性,在温度890℃和应变速率5×10-4s-1时,具有最佳超塑性能,其延伸率超过1240%。TC21合金具有较高的应变速率敏感指数,最大值可达0.896。在较低应变速率条件下,计算得到的超塑性表观激活能为176kJ/mol,此时超塑性变形是受晶界扩散协调变形的晶界滑动机制;较高应变速率条件下的表观激活能为274kJ/mol,此时超塑性变形机制为位错运动协调的晶界滑动,同时动态再结晶也是合金超塑性变形的重要协调机制。     

复合材料容器最佳预压力的研究

具有金属内衬的纤维缠绕复合材料压力容器的承载能力在很大程度上取决于金属内衬的弹性变形范围。根据三维弹塑性理论,并结合强度条件,提出了自增强处理提高金属内衬弹性变形范围的方法,并研究了最佳预压力的求解方法及承载能力的提高情况。结果表明,通过对容器施加预压力,使内衬达到最佳塑性状态,可提高容器的极限承载能力。     

不锈钢强力锯片铣

一、不 锈 钢 铣 削 特 点 合综不锈钢特性,在铣削过程中成为难加工材料,其主要表现在下列几方面: 1.材料韧性大,高温强度高,锐削过程中切削力大,切削变形条件差,切屑不易被切离。 2.切屑粘附性强,铣削过程中易产生积屑瘤,从而使切削条件恶化。 8.加工硬化趋势强,断续切削时,铣     

内涵尾喷管聚氨酯模成形工艺

由于内涵尾喷管属薄壁件，型面贴合度高，材料变薄量不超过0．2mm，为此采用聚氨酯橡胶模胀形工艺，选用15°锥形压边圈，聚氨酯橡胶的硬度为75～90A，成形出了外观质量好、材料变薄量小、符合图纸要求的产品。     

2D C/C复合材料超高温压缩性能试验研究

基于C/C复合材料良好导电特性,采用试样直接通电加热技术,对2D C/C复合材料在室温~2 400℃范围的压缩性能进行了试验研究,发展了C/C复合材料超高温力学性能试验方法,得到了2D C/C材料压缩强度、模量随温度的变化规律及其破坏模式。结果表明,2D C/C材料在一定温度范围内表现为线弹性、脆性破坏,压缩强度与模量随温度升高而增加,其中强度较模量增幅显著,强度在2 400℃左右达到最大;纤维束层间界面性能在2D C/C复合材料中起着重要作用,层间界面性能的改变直接影响着材料的力学性能及其破坏模式。     

铝钪合金与高浓度过氧化氢的相容性

美国在研的空天飞机X-43B采用的推进剂是JP-7(jet propellant-7)和浓度为90%的过氧化氢.1060工业纯铝和5254铝镁铬合金屈服强度比较低,不能满足轻重量贮箱或结构的要求.铝镁合金中添加适量配比的钪和锆,通过与高浓度过氧化氢材料的相容性试验表明,铝钪合金与过氧化氢一级相容,其稳定性为99.29%,是理想的高浓度过氧化氢贮箱材料.并且通过实验表明钪和锆的加入能显著改善铝合金的可焊性、耐热性、抗蚀性、热稳定性和抗中子辐照损伤的作用,并大幅度提高强度(7X11铝钪合金屈服强度是5254铝镁合金的4.8倍).     

铍青铜波形弹簧磁脉冲精密校形工艺研究

铍青铜波形弹簧在热处理过程中发生了变形,因传统的手工校形方法劳动强度大,校形精度不高,采用磁脉冲精密校形工艺进行了研究,并与传统校形方法进行了综合对比。结果表明磁脉冲对经过热处理强化的铍青铜波形弹簧有明显的校形效果,减小了形状偏差;校形后的波形弹簧力值比手工方法提高10%以上;校形后铍青铜材料的显微组织结构未发生变化。     

固体火箭发动机滚动球窝喷管强化接头材料性能分析

为提高某固体火箭发动机滚动球窝接头接触承载能力,降低系统摆动力矩,以单珠承载试验模型为计算模型,采用摩擦接触问题的Lagrange乘子法与弹塑性耦合的有限元理论,计算分析了具有不同强化层材料性能的阳球试件与滚动体接触位置处的接触应力、摩擦应力、变形及破坏机理;解决了阳球不同强化层材料性能对接头接触承载性能的影响问题。根据计算分析结果,提出了满足弹塑性摩擦接触性能条件下,小的摩擦系数、小的弹性模量和较大的屈服极限相配合的阳球强化层材料性能要求;通过与单珠承载试验对比分析,检验了有限元建模及计算结果的合理性。