火箭发动机涡轮叶片疲劳寿命可靠性分析

由于生产加工和使用过程中材料属性、结构尺寸以及工作载荷等的随机性,疲劳寿命通常存在较大的分散性。考虑结构几何参数、材料属性、工作载荷等变量的随机性,采用Monte Carlo模拟法与响应面法相结合,对液体火箭发动机涡轮叶片进行概率疲劳寿命分析,确定了涡轮叶片疲劳寿命可靠度模型,并分析了疲劳寿命对各随机变量的敏感度,以及变量分散度对疲劳寿命的影响。结果表明:疲劳寿命呈偏态分布;涡轮入口温度对叶片疲劳寿命影响最大,材料的低周疲劳性能参数对寿命影响较大,转速及热膨胀系数对寿命有一定影响,而其他参数对寿命的影响小;控制变量分散度是提高叶片安全寿命的有效途径,对单变量而言,控制涡轮入口温度分散度效果最显著。     

基于临界平面法的缺口件疲劳寿命预测方法

利用弹塑性有限元分析得到缺口件的应力、应变历史，分别计算任意材料平面上的描述拉伸和剪切疲劳破坏的两种损伤参量，取最大损伤参量所在的平面为临界平面，并利用最大损伤参量预测拉伸和剪切疲劳寿命，取小值为缺口件的疲劳寿命，进而得到一种预测缺口件疲劳寿命的预测方法。用此方法预测了SAE1045钢缺口件的疲劳寿命，并与实验值进行比较，误差分布在2—3倍因子范围之内。     

环境减灾二号A/B卫星基于加速度响应的运输环境疲劳分析

针对卫星运输环境疲劳分析难以通过结构应力疲劳分析方法开展的问题。文章首先对疲劳分析的基本理论与方法进行了详细介绍;然后,从随机、正弦振动应力疲劳分析出发,对卫星在公路运输环境下的疲劳损伤进行了评估;其次,通过建立加速度疲劳寿命关系,对基于加速度响应的卫星运输环境进行了疲劳分析,并与前述分析结果进行了对比,进一步验证了基于加速度响应卫星运输环境疲劳分析方法的可行性;最后,以环境减灾二号A/B卫星运输环境数据为例,从正弦加速度响应出发对卫星的疲劳寿命进行了评估,为后续基于加速度响应的卫星运输环境疲劳分析的发展奠定了基础。     

航天材料环境模拟设备及其评价

随着科学技术日新月异的发展,许多新的科学技术和新材料不断的涌现出来,它们首先在航天技术、军事技术上得到应用。这样就对新材料提出更高的要求,特别是我国航天技术,空间站、长寿命卫星的研制与发展,航天材料环境模拟试验及其评价工作更为重要。对航天材料进行综合模拟与评价,通过各种科学测试手段,对任何材料在进行实际使用之前进行鉴别,确保提高材料质量和可靠性起着很大的作用。本文叙述了航天材料进行综合模拟与评价工作的重要性,及材料在紫外、真空、温度等多因素环境下的性能变化。     

航天用纤维增强金属层合板

迄今铝合金仍是航空航天产品的主要结构材料，但它目前正受到纤维增强聚合物的新近崛起的纤维增强金属层合板的强有力的挑战。这些新颖材料具有强度高、质量轻、模量高、膨胀系氏和耐疲劳性能好等优点。历而自它们一出世，就受航空航天界的重视，文中对纤维增强金属层合板的制作方法和它的力学性能作了简要介绍。     

航天器材料的空间应用及其保障技术

随着对应用卫星长寿命、高可靠要求的不断增长,对于航天器材料的空间应用可靠性及其保障技术日益受到重视。文章分析了航天器材料空间应用的要求及其空间环境效应试验评价技术,介绍了航天器材料保障技术的进展和发展趋势。在地面严格控制材料空间应用的性能并提供基于空间环境效应的充分数据是保障高品质航天器长寿命高可靠的重要手段。     

常规载荷与振动环境共同作用下导弹接头吊耳的疲劳寿命计算

针对导弹接头吊耳在常规载荷和振动环境共同作用下产生的疲劳问题,提出了一种结构疲劳寿命预测方法。首先,基于两种载荷作用下金属材料的疲劳失效特征共性,建立了对应载荷下两种疲劳损伤的累加规则;其次,采用Miner理论和Dirlik模型分别计算两种载荷下结构的疲劳损伤值;最后,通过对两种疲劳损伤的综合计算,建立了结构疲劳寿命的预测方法。使用该方法对导弹接头吊耳在两种载荷共同作用下的疲劳寿命进行了分析计算。     

巡天任务复杂工况下超静平台作动器疲劳寿命评估

为研究超静平台作动器的疲劳寿命特性,以其在轨执行巡天任务时的复杂工况分析为出发点,开展了典型工况下的超静平台物理试验,获取作动器实测载荷数据;采用有限元仿真模型进行疲劳损伤系数计算,根据“累积损伤-临界损伤”干涉模型进行累积损伤建模,推导了基于损伤系数外推的作动器概率疲劳寿命解析模型;利用最大损伤系数对应工况进行试验载荷谱设计,开展作动器疲劳寿命试验获取疲劳寿命分布,结合模型计算给出超静平台上不同损伤系数对应作动器的疲劳寿命评估结果。结果表明,运用建立的方法及模型,能够结合超静平台巡天任务工况,利用基于载荷谱编制的疲劳寿命试验结果,计算出平台上各作动器可靠度随在轨时间变化规律及概率疲劳寿命,可为超静平台作动器等一类在轨工况及载荷谱复杂、多样的空间运动机构提供一种真实有效的寿命评估技术途径。     

疲劳寿命分布变异系数的统计推断

Birnbaum-Saunders疲劳寿命分布是可靠性分析中常用分布之一,而变异系数是一个应用较广的参数。研究疲劳寿命分布变异系数的统计推断问题,应用此分布参数估计的最新成果,给出了此分布变异系数的区间估计和假设检验方法;给出了两个疲劳寿命分布变异系数不等关系的假设检验方法。     

船载雷达随机振动疲劳寿命分析

振动疲劳作为结构破坏失效形式之一，正日益得到重视。传统的船载雷达设备设计往往仅考虑静强度，从而导致结构抵抗疲劳破坏的能力不足。从模态分析的角度入手，利用模态叠加法进行随机振动分析，得到结构的各向应力功率谱密度。在此基础上进行基于Von Mises应力的谱分析，并分别从宽带和窄带过程的角度进行了疲劳寿命估算，最后对某船载雷达进行了随机振动疲劳分析。结果表明，船载雷达结构在满足静强度条件下，不一定能够满足抗疲劳性能要求。从模态振型分析的角度改进了结构设计，分析验证表明，改进后结构能够满足随机振动疲劳寿命要求。     

泵前阀开关波纹管组件改进设计

某型号发动机泵前阀在抽典试验中开关腔波纹管组件发生了疲劳失效,经对失效原因及机理进行分析,对波纹管组件进行了改进设计,并对原状态波纹管组件及新设计进行了有限元计算分析和疲劳寿命估计。计算结果表明,新设计波纹管应力分布相对合理,疲劳寿命水平有较大提高。设计改进后生产了试验件并进行了阀门试验,试验与计算结果相当并满足发动机使用要求。     

导流锥防热材料的改进

为解决导流锥的质量问题 ,对原工艺方案进行深入的剖析 ,从材料的配制、模具设计、模压方式、固化成型等影响导流锥加工质量的主要因素入手 ,完成了对导流锥防热材料的改进。获得了耐烧蚀、耐冲刷、刚性好、强度高的热防护零件 ,提高了导流锥批产合格率 ,稳定了产品的质量。     

基于实测数据的随机振动疲劳寿命预测方法

为研究随机振动载荷下构件的疲劳特性,采用振动台对试件开展随机振动疲劳试验。通过对试件应变计改装,完成试验过程中试件应变响应载荷测量,并实现试件疲劳过程的实时监测,准确获取了试件疲劳时刻。基于实测时域数据,结合雨流计数法和线性累积损伤理论,预估3种量级下试件的随机振动疲劳寿命。预估值与试验值对比均在3倍分散带内,验证了上述随机振动疲劳寿命预测方法的可行性及有效性。后续可通过载荷数据的实测开展危险结构件的疲劳失效监测及寿命预测。     

35CrMo钢的强韧化研究

３５ＣｒＭｏ钢的强韧化研究，旨在获得以板条状马氏为主的组织，可以延缓或减轻齿轮面点蚀现象的产生，经接触疲劳寿命试验及失效形式分析，３５ＣｒＭｏ钢的强韧化处理不仅能提高齿面的硬度，同时也能提高过渡区与心部的硬度，从而提高齿轮传动的接触疲劳寿命。     

扭力杆热处理工艺

型号专用产品底盘采用双扭杆独立悬挂装置,有严格的技术要求,在整个加工过程中热处理是关键工序。为提高扭力杆的承载能力,试验了回火温度对45CrNiMoVA钢制扭力杆的硬度,抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、强扭及疲劳寿命各项性能的影响。在淬火温度和冷却介质相同的情况下分别采用了450℃保温3h和390℃保温3h的两种回火规范。试验结果表明:用450℃3h回火的扭力杆,各项性能指标均达不到设计要求,而用390℃、3h回火后则都达到设计要求,疲劳寿命大于1×10~5次。在整车试验中扭力杆没有发生问题。该工艺已通过基地级鉴定。     

航天器表面材料的低地球轨道环境寿命评定技术

简要介绍了低地球轨道环境对航天器表面材料的影响,国外目前采用的材料寿命评定技术以及今后的研究动态。     

宇航用球栅阵列器件装联可靠性评价方法初探

针对球栅阵列(BGA)器件装联可靠性问题多发的现状,对常见宇航用BGA器件的结构及可靠性问题进行分析总结,并提出了一种基于失效物理的宇航用BGA器件装联工艺可靠性评价思路。通过案例分析,结合构成器件的元件和材料的典型特性,获得BGA器件常见失效模式及失效机理;并针对典型失效模式及机理选取疲劳寿命模型进行建模及仿真,依据Coffin-Manson的疲劳失效物理模型及其修正模型,得到工作寿命和试验寿命的预估结果;结合现有检测手段,综合考虑寿命预估结果,提出装联工艺可靠性评价试验项目,建立可靠性考核试验流程;基于国内外现有标准判据确定参考依据,综合考虑不同型号及应用环境的工作应力差别,提出BGA器件的可靠性分级评价量化准则。     

液体火箭发动机推力室喉部结构热疲劳寿命预估研究

为了准确预估液体火箭发动机推力室喉部结构的热疲劳寿命,采用热-力耦合方法对推力室喉部结构在整个循环加载过程中的变形进行数值模拟。以最危险的温度最高和变形最大处为考察点,在多次循环载荷下,综合运用循环疲劳和准静态疲劳理论,对数值计算结果进行分析,预估了结构的热疲劳寿命。研究表明:单次循环下,喉部结构寿命预估值最小,偏保守和安全,因而推荐工程设计和工程应用最优先参考。     

基于XFEM研究含颗粒夹杂材料的疲劳裂纹行为

材料中的颗粒夹杂会改变附近的应力分布,对疲劳裂纹的扩展行为有显著的影响。在XFEM方法的基础上,借助一种考虑界面影响的交互积分方法以及ABAQUS的二次开发环境,模拟疲劳裂纹在非匀质材料中的扩展,研究夹杂颗粒对疲劳裂纹扩展的影响模式。裂纹和夹杂使用扩充函数结合水平集函数隐式模拟,使用最大周向拉应力准则判断裂纹扩展方向。通过模拟疲劳裂纹经过对称夹杂和非对称夹杂的情况,分别研究夹杂对裂纹扩展速率以及扩展路径的影响模式,探讨了夹杂的材料性质对结果的影响,考虑了裂纹在特定情况下可能刺入夹杂的情况。将部分数值结果与更新网格方法以及以往的扩展有限元模拟结果进行了对比,体现了该文方法的优点和模拟结果的合理性。     

液体火箭发动机对接焊管道振动疲劳性能研究

振动引起的管道疲劳失效是液体火箭发动机主要故障模式之一,研究小尺寸管道焊缝的振动疲劳性能具有重要意义.通过振动疲劳试验,获得了不同应力幅下1 Cr18 Ni9 Ti不锈钢管道对接焊缝的振动疲劳寿命.随着应力幅的降低,振动疲劳寿命分散性呈增大趋势.基于成组法和升降法获取了焊接管件的中值S-N曲线和设计S-N曲线,低应力下...