热障兴层的失效机理和力学模型

综述了热障涂层（TBC）系统的结构特点,常规机械性能的测试方法,失效模式和失效机理,分析了现有的几种预测寿命模型。主要结论为：无论是等离子喷涂法,还是电子束物理汽相沉积法（ED－PVD）和电子束化学汽相沉积法制造的涂层,粘结层的氧化是失效的一个重要原因,目前广泛采用的压痕法以及数值分析法得到的涂层材料性能与实际情况都有较大的差距,在制造和热处理过程中带来的残余应力和残余应变对涂层寿命有较大的影响,当前的分析和实验手段都不能很好处理这个问题。重点分析了NASA提出的几个涂层寿命模型,这些模型都考虑了细观结构的变化和失效机理,但模型参数的确定的较大的困难。     

发动机推力测量校准中加载模糊控制

针对火箭发动机推力测量原位校准中计量精度要求高,加载过程中工作系统存在着复杂的变速扰动与大滞后等现象,在论述了模糊控制模型建立方法和加载模糊控制原理的基础上,运用叠加方法建立了四维变量模糊控制模型,实现了加载精确自动控制,并分析了该模型的控制效果。结果表明,所建立的模型及加载模糊控制方法是正确有效的,满足了原位校准精确快速加载的要求。     

某离心叶轮故障研究

采用数值计算与试验相结台的方法．对离心叶轮裂纹故障的原因进行丁分析和研究．找出了故障的根本原因：并有针对性地采取了改进措施．进行了相应试验验证；试验结果表明．改进措施有效。     

各向异性单晶叶片强度寿命研究—第Ⅱ部分:实验研究

单晶叶片技术是提高航空发动机及地面燃气轮机性能、寿命及可靠性的关键技术之一，但单晶材料机械、力学性能的各向异性特性制约了其发展和应用，对其工程应用及应用的理论基础提出了挑战。课题组开展了各向异性单晶叶片强度分析和寿命预测方面的一些研究工作。包括：建立并验证了弹塑性、蠕变滑移本构模型及蠕变持久寿命预测方法；进行了不同晶体取向DD3单晶在不同温度、不同速率或不同温度、不同应力水平下的拉伸试验及蠕变试验，这些实验数据及由其反映的单晶中、高温各向异性特性对单晶材料的应用具有重要意义。此外还进行了某种单晶叶片的实验研究。作为上述研究的应用，对某发动机单晶涡轮叶片进行了强度分析和寿命预测。本文这一部分介绍试验研究工作，本构模型及其应用已在本文第I部分作了介绍。     

高温氩气传导特性实验研究

给出了利用壁稳电弧等离子体装置对ＬＴＥ高温氩气传导特性进行实验研究的方法和结果。结果表明在１００００Ｋ以上。本实验和Ｙｏｓ理论有大的差别，在１３７００Ｋ时前者的热传导系数比后者高很多。测量误差分析表明，本文的实验测量是可信的。因此，实验上严格和完善实验研究方法，理论上深入研究相互作用势仍然是一项艰苦的任务。     

平底圆筒底部垂直撞水的实验及数值计算

实验采用 4种不同厚度底板的圆筒模型。以不同下落高度撞水,测量底板径向压力分布和应变响应。数值计算中联立求解底板弹性动力响应方程和流场方程。实验和数值分析表明底板的初始几何缺陷和弹性变形对冲击压力具有较大影响     

MDYB-3有机玻璃疲劳性能温度效应研究

 对MDYB-3有机玻璃进行了不同温度下等幅载荷拉-拉疲劳试验,对实验结果按照疲劳寿命的幂函数公式进行拟合,得到了几个典型温度下的S-N曲线。结果表明随着温度的升高,疲劳强度有大幅度的降低。在对实验数据线性回归分析结果的基础上进行多项式拟合,建立了考虑温度效应的疲劳寿命估算方程,并用疲劳包络线粗略地表示了不同温度下达到指定疲劳寿命时的应力水平。分析了疲劳总应变与循环次数比之间的关系,给出了不同温度下第二阶段总应变增长率与疲劳寿命之间的关系式。研究结果为飞机风挡和舱盖的设计和寿命评估提供了参考和依据。     

鸟体材料参数的一种反演方法

 在给定鸟体本构模型的前提下,通过优化方法自动实现了鸟体材料参数的反演,改变了以往采用的麻烦、费时和主观的手动试凑方法。数值模拟采用接触碰撞耦合算法,优化目标是使试验值与计算结果相对误差的平方和最小。鸟撞铝板算例选用鸟体为塑性动力学本构模型,通过其中两个参数的反演证实了这种方法的正确性和可靠性。鸟体材料参数的反演进一步完善了鸟撞有限元数值模拟的耦合解法,为飞机结构的抗鸟撞研究提供了一定的技术支持。     

小样本下分位数函数的Bootstrap置信区间估计

航空产品试验一般为小样本试验,为了分析小样本情况下的试验数据,结合以概率加权矩为约束条件的最大熵法和求解置信区间及置信带的Bootstrap方法,提出了一种估计小样本试验件母体分位数函数置信区间的方法。最大熵法在矩约束下能够估计样本的密度函数,而以概率加权矩为约束条件的最大熵法能够针对小样本直接给出分位数的无偏估计,无需由密度函数积分得到累积分布函数,再进行转化得到分位数函数。Bootstrap方法求解置信区间具有不依赖于数据分布的优点,具有广泛的应用范围。     

航空发动机涡轮动叶设计平台的构建与验证

针对航空发动机涡轮叶片的设计流程,开发了涡轮动叶的设计平台。基于气动热力学方法建立了1维性能设计模块;并在研究平面叶栅造型设计方法的基础上,建立了2维气动分析模块,可以实现2维叶型气动性能的快速分析;在实心/冷却叶片参数化设计的基础上,引入多学科可行方法,建立了实心/冷却叶片设计和多学科优化模块。利用所开发的设计平台进行了某型冷却叶片的多学科设计优化,有效提高了该叶片的综合性能,验证了平台的有效性。