改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型

为了表征改性双基推进剂的力学行为,推导出改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型。利用一系列蠕变-回复试验,将材料的总应变分离为黏弹性应变和黏塑性应变,使用最小二乘法获得了黏弹性参数,使用Nelder-Mead单纯形优化算法,结合后向Euler数值方法获得了黏塑性参数。通过不同应力水平和不同加载时间的蠕变-回复试验对模型进行了验证,结果表明,在应力水平较低或加载时间较短的情况下,模型预测与试验值变化趋势基本一致,模型获得的黏弹性应变与黏塑性应变在总应变中所占的比例与试验吻合。改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型能够在一定范围内描述材料的力学性能。     

温度对Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金静态回复力学行为的影响

采用双道次热压缩实验,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金铸态试样在温度300~400℃,应变速率0.01~0.1 s~(-1),变形程度33%+20%,保温0~900 s静态回复过程中的流变应力行为。结果表明:温度对该合金静态回复力学行为影响显著;(1)300℃和330℃温度较低时,变形过程中回复较慢,存储的变形能较高,保温期间的回复和再结晶使第二道次流变应力降低,表现为流变应力软化现象,且随着道次间保温时间的延长应力的软化程度增大;保温过程中析出相的出现减缓了应力软化速率;(2)温度升高到360℃和400℃时,变形过程中回复充分,存储的变形能低;变形保温后基体的固溶度高,第二道次流变应力升高,表现为流变应力硬化现象;360℃变形保温期间的回复/再结晶使得随着道次间保温时间的延长应力又逐渐降低软化,析出相减缓了应力的软化速率;而400℃变形保温期间没有回复/再结晶和析出相,所以硬化后的应力并不随着道次间保温时间的延长而发生变化。     

钛合金超塑成形/扩散连接弹翼结构设计

钛合金超塑成形/扩散连接弹翼结构是一种新型的弹翼结构形式,本文以某型空空导弹弹翼结构作为实例,对钛合金超塑成形/扩散连接最常见的4层网格结构弹翼进行了力学分析。采用有限元软件,对弹翼成形的板料厚度,纵、横加强梁的分布对弹翼结构的刚度和强度影响规律,以及安装区部位的变形和应力进行了计算和对比,获得了弹翼最优布局方式和不同因素对弹翼变形、应力的影响规律。在满足超塑成形/扩散连接工艺和弹翼重量情况下,缩小网格尺寸,提高纵、横加强梁的数量,有助于减小结构的变形、应力水平。对弹翼颤振分析、结构试验提出了设计要求和实现方法。     

16Cr3NiWMoVNbE航空齿轮弹振珩磨光整表面完整性试验研究

采用弹振珩磨光整工艺对16Cr3NiWMoVNbE渗碳航空直齿轮进行光整加工,研究了不同珩磨周期和未光整齿轮的齿廓几何特征、齿面形貌、横截面微观组织与显微硬度、残余应力等表面完整性特征参数。结果表明,与未光整齿轮相比,弹振珩磨能改善齿廓倒棱圆滑度,降低表面粗糙度并提高表面残余压应力;其指标改善程度随珩磨周期延长而增大。在2倍珩磨周期条件下,实现了齿顶倒棱圆弧过渡,获得了表面短且交叉的细网状条纹,面粗糙度从0.47μm降到0.20μm,齿面平均残余压应力提高了52%。试验研究为弹振珩磨光整工艺在难加工航空齿轮中的应用提供了参考。     

一种热等静压镍基粉末合金的喷丸强化研究

本文对一种热等静压镍基粉末合金喷丸后的残余应力和组织结构及其在随后高温下的应力松弛和组织结构的回复与再结晶等进行了系统的试验研究,并研究了喷丸在消除粉末合金中孔洞的作用。     

鸟撞试验弹托脱壳过程模拟与试验验证

为避免在航空发动机风扇鸟撞试验中弹托在剥离时发生破损而导致其碎片飞入试验舱,开展了鸟撞试验脱弹过程的冲 击动力学研究。采用LS-DYNA动力学仿真软件对鸟撞试验中弹托与脱弹器撞击过程进行了数值仿真分析。考虑到脱弹过程中 材料高应变率的影响,应用Johnson-Cook材料模型描述了弹托和脱弹器的本构关系,采用有限元分析获取了弹托的变形、位移、应 力、动能等参数的变化过程。采用压缩空气炮进行了鸟弹发射,并将弹托变形的仿真结果与试验结果进行了对比。结果表明：弹 托变形的仿真结果与试验结果相差4.4%,证明仿真方法有效;在脱弹过程中弹托前端会张开,产生喇叭口状变形;弹托中后部的 应力水平始终保持在80 MPa以下,不会因冲击作用发生破损而导致其碎片飞入舱体。     

形状记忆合金驱动器动态驱动性能研究

对Ni Ti形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)在准静态和动态加热工况下回复应力的变化规律进行了研究,提出了准静态工况下的本构模型迭代算法,该算法可以较好地吻合试验数据。同时阐述了SMA丝作为驱动器时,传统本构模型在动态加热工况下的局限性,并提出了一种简洁高效的平均速率插值算法。该算法能较好计算动态加热工况下SMA丝驱动回复应力,与试验结果相比较,相对误差小于10%。     

基于标量化处理的协同航弹高精度导航系统

针对协同航弹应用项目提出的低成本、高精度等硬性需求，设计了以紧组合为组合方式的高精度组合导航系统，且对导航系统运算进行了标量化处理，大幅提升了协同航弹的系统性能。导航系统主要由以卫星接收机输出的伪距、伪距率为量测量的紧组合导航构成，与捷联惯导构成反馈校正，可在不同卫星环境下达到较高的导航精度。但由于高精度导航系统算法复杂，滤波器中矩阵需进行迭代运算，因此极大影响了系统的运算效率。为提高系统运算速度和提升系统性能，将方程中量测矩阵进行拆分，并对运算中的稀疏矩阵进行标量化处理。该方法省略了算法运算中大量的乘法运算和加法运算，将运算时长缩短至原来的17.9%。最后对此系统进行了外场航弹飞行试验，结果表明所设计的系统的导航定位精度较高，完全满足项目导航需求。     

NiTi合金丝主要特征参量的测试和表征

对NiTi合金丝的相变与施加应力、温度的关系, NiTi合金丝的应力-应变与温度的相互关系, NiTi合金丝的回复力-温度-应变之间的关系和NiTi合金丝的弹性模量随温度的变化关系等进行了测试, 并且导出了相应的表征公式。这些特征参量和表征公式是进行NiTi合金丝智能复合构件研究的前提和基础。      

EPDM薄膜橡胶包覆材料的粘-超弹本构模型研究

为了描述一种新型三元乙丙(EPDM)橡胶薄膜包覆材料的力学性能,进行了不同拉伸速率(0.1~5mm/s)下的单轴拉伸试验和多步松弛试验。研究了材料的应力-应变响应,建立了有限变形下的粘-超弹本构模型。模型由超弹与粘弹两部分组成:超弹部分基于多项式应变能函数推导获得,粘弹部分则采用Maxwell模型来描述。通过单轴拉伸试验和多步松弛试验分别获得粘弹参数和超弹参数。将所建模型预测结果与试验结果相对比。结果表明:模型能很好地描述材料在20%工程应变范围内的力学特性,预测结果与试验结果最大偏差仅为5.6%,验证了模型的可靠性。     

构件裂纹的探测和主动控制的一种新方法

提出将具有特殊力学性能和物理性能的形状记忆合金——NiTi丝埋入构件内部,利用构件内NiTi丝的电阻率大、对应变敏感和加热后可以产生巨大回复力等特点,可以实现对构件中的裂纹进行探测和主动控制裂纹的扩展。通过光弹试验和数值分析证明效果显著。     

7075薄壁件二维单刃切削的有限元仿真

利用MSC.Marc软件,采用弹塑-热耦合有限元方法模拟出刀具在切削7075薄壁件过程中各变形区内温度、应力、应变以及切削力的分布。刀具前方为压应力,刀具后方为拉应力,刀具经过的表面薄层内存在较大的切削残余应力。仿真结果可为夹具设计以及切削参数优化提供帮助。     

Ti-10V-2Fe-3Al合金热压流变应力的研究

 测试了Ti-10V-2Fe-3Al合金在β区850℃～950℃、ε=5×10~(-3)～10s~(-1)条件下的压缩真应力-真应变曲线。研究了变形组织。结果表明:在850℃～950℃、ε=10~(-1)～10s~(-1)范围内变形,动态回复是主要软化机制,其σ-ε曲线为动态回复型,变形后的组织为拉长晶粒。对所得的σ-ε曲线进行了数学分析,得出了流变应力模型。     

某型导弹铸造弹翼的优化设计

对某型导弹铸造弹翼在多单元、多种约束、单工况的条件下最小重量设计的优化进行了探讨。以板厚为设计变量,综合考虑应力、位移和最小尺寸等约束条件,采用有限元素法作为结构分析的手段,所取计算模型由三角形平面应力元和四节点梁元组成,并只对弹翼壁板进行优化设计(即取板元厚度作为设计变量),加筋梁元不优化。     

直升机旋翼黏弹阻尼器时域动力学建模与分析

建立一种适用于旋翼气动弹性分析的黏弹阻尼器模型,该模型考虑了黏弹材料本身的刚度非线性及激振力频率和幅值对黏弹阻尼器应力-应变关系的影响。通过引入新型几何非线性弹簧模块,根据需要调整模型的刚度变化规律,避免了现有黏弹阻尼器模型模拟不同类型材料时因刚度变化规律差异而需重新建模的缺陷,模型适应性强。模型采用多个内变量场,既能体现阻尼器幅变特性,也能准确反映多频激励下的黏弹性特性。以两种不同类型黏弹材料制造的黏弹阻尼器为研究对象,在旋翼黏弹阻尼器的典型工作幅值和频率范围内,进行了简谐实验。利用建立的旋翼黏弹阻尼器非线性时域动力学模型,计算不同类型黏弹材料制造的阻尼器在多种应变幅值、频率下的动态特性并与实验相比较,分析了黏弹阻尼器损耗模量、储能模量频变特性和双频激励对阻尼器的影响。结果表明,建立的非线性黏弹阻尼器动力学模型能够更好地反映不同类型黏弹材料构成的黏弹阻尼器的动刚度和阻尼,适合于直升机旋翼载荷计算和气动弹性分析。     

基于形状记忆聚合物复合材料的双向形状记忆行为

为了解决当前大多形状记忆聚合物仅能实现单向形状记忆效应的难题，将TDE-86环氧树脂改性的氢化双酚A型形状记忆环氧树脂和以聚丁二烯为软段的聚氨酯弹性体相结合，制备了一种具备层合结构的形状记忆聚合物复合材料。该复合材料通过形状记忆环氧树脂产生的回复力与预拉伸聚氨酯弹性体产生的收缩力之间的平衡从而实现无应力下的双向形状记忆行为，即在90～110℃温度范围内，加热弯曲而冷却反向弯曲。结果表明：聚氨酯弹性体预拉伸量越大，材料在整个温度范围内的弯曲程度也越大；当回复温度在形状记忆环氧树脂玻璃化温度及以上时，材料回复程度较大；增加聚氨酯弹性体厚度会增大材料初始的弯曲程度，但会减小材料在双向形状记忆过程中的变形和回复程度。     

置氢Ti-6Al-4V合金超塑变形行为

研究了置氢Ti-6Al-4V合金的超塑变形行为.结果表明,氢可以增强动态回复和动态再结晶效应,使真应力-真应变曲线表现出相对稳定的流变应力;置入适量的氢可以使峰值流变应力降低58%,从流变应力的角度出发,相当于使应变速率提高几倍或使超塑变形温度降低约50℃;随氢含量的增加,延伸率呈下降趋势,超塑拉伸断口由延性断口转变为脆性断口.     

魏氏组织BT14合金应力松弛行为及微观机理

研究了魏氏组织BT14合金在200、400 和 600℃下的应力松弛行为,并通过应力松弛过程中微观组织的变化研究应力松弛的微观机理.研究表明,BT14 应力松弛存在应力松弛极限,松弛温度是决定应力松弛极限的主要因素,温度越高,应力松弛极限越低;在一定的温度下,应力松弛开始阶段对应较高的应力松弛速率,并随松弛时间的延长迅速降低,随温度升高,开始阶段的应力松弛速率也升高.根据应力松弛的特点,建立了BT14合金应力松弛方程.200 和 400℃应力松驰变形中,发现位错滑移带,这时应力松弛的微观机理为位错蠕变导致的微区塑性变形;600℃应力松驰变形中,发现亚晶界,其松弛机理为回复蠕变.     

无铰变截面盒型梁桨叶气弹动力学多目标优化

基于有限元法建立了无铰旋翼变截面盒型梁桨叶的挥舞/摆振气弹稳定性优化分析模型,提出了多目标、多约束条件下的灵敏度分析方法,采用遗传优化算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm - NSGA-II）,实现了盒型梁桨叶气弹稳定性条件下多约束、多目标优化。最后完成了实例模型旋翼桨叶的优化与对比验证,结果表明,在气弹稳定性、自转惯量和振动固有频率等多约束条件下,实现自转惯量提高到原来的1.147倍,桨叶重量减少5.74%～8.6%,应力减少29.6%～30.1%的多目标优化,优化性能良好。     

晶振误差特性及其对弹载卫星导航接收机的影响分析

在卫星导航定位中,需要通过测量时间来计算伪距和伪距率,因此晶振的应用尤为重要。特别是当弹载卫星接收机工作在振动、高动态等恶劣的工作环境中时,晶振性能会明显恶化。提出了晶振长期稳定性、短期稳定性、相位噪声等误差特性的描述,以及这些误差特性对接收机捕获、跟踪、定位测速影响的仿真分析,并根据仿真结果提出了相应的晶振选型分析和应用方法,以使卫星导航接收机能够满足其工作要求。