CFRP层合板力学性能数值模拟的研究进展

碳纤维增强聚合物基复合材料（Carbon fiber reinforced polymer,CFRP）具有高比模量、高比强度及耐疲劳等优异的性能,被广泛应用于各个领域。但由于其具体的使用环境较为复杂,在服役的过程中易造成损伤而形成安全隐患,为此国内外学者针对CFRP层合板的力学性能进行了研究。本文从冲击损伤、分层损伤、高低温及湿热老化和多场耦合损伤4个角度对CFRP层合板力学性能模拟研究进展进行系统综述,并详细阐述了基于虚拟裂纹闭合技术（VCCT）、内聚力模型（CZM）和渐进损伤本构模型（PDM）等先进数值分析方法模拟CFRP层合板损伤机理的研究现状。通过对比不同的有限元模拟方法,指出其优势及存在的问题,并对CFRP层合板力学性能模拟未来的研究方向进行了展望。     

某型架体力学性能提升实践探索

针对两批次ZL114A架体发生的延伸率超差,通过拉伸试验、金相分析等方法,研究固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间对ZL114A材料力学性能的影响。比较不同参数处理后的组织变化,选出力学性能最佳的热处理参数组合,为后续的工业化生产提供参考,提高铸件的力学性能。     

超高速激光熔化扫描速度对Al-Mg-Sc高强铝合金性能的影响

为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征,以7075铝合金为基体,采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金,探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明：超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹,但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al₃(Sc,Zr)颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响,发现在0.1～1 m/s范围内,较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积,降低沉积层表面的孔隙率,因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa,断裂伸长率为22.5%。     

金属材料剪切试验方法

通过与其他诸如单向拉伸、压缩试验的比较,描述了剪切试验识别材料流动曲线的优点;阐述了金属材料剪切试验的研究现状,按照试验过程中试件变形区的应力状态,将剪切试验分为简单应力状态下的剪切试验和与其他加载方式结合的复杂应力状态下的剪切试验;介绍了各种剪切试验方法的试验装置和典型试件形状,概述了各类剪切试验的实现方式,并根据各种剪切试验方法的优缺点,概括了各个剪切试验的应用现状。     

基于SOLIDWORKS和ANSYS的三自由度并联微动机器人力学性能分析

为了解决并联微动机器人在运动过程中的力学性能问题,首先对并联机构的结构进行了分析,给出了三自由度并联机构的组成形式。在solidworks中建立了并联机构的三维模型,并将三维模型导入ANSYS软件中,在驱动关节加入载荷的情况下分析并联机构的各个位置受力大小,并给出并联机构在受到载荷作用时应力的变化情况,给出了机器人的四阶模态的变化情况,这些分析对于后期机器人的机构和尺寸设计奠定了基础。     

叠层穿刺CF/Al复合材料准静态拉伸力学行为与失效机制

针对新型的叠层穿刺碳纤维织物增强铝基复合材料（CF/Al复合材料）,通过细观力学数值模拟与实验结合的方法研究了其在准静态拉伸载荷作用下的渐进损伤与断裂力学行为。复合材料经向拉伸弹性模量、极限强度与断裂应变的实验结果分别为129.61 GPa、630.14 MPa和0.75%,细观力学模型预测误差分别为-9.41%、7.57%和1.33%,均匀化计算的宏观应力-应变曲线与实验曲线总体上相符。经向拉伸变形初期首先出现经/纬纱交织处基体合金的局部损伤,随着拉伸应变量的增大依次发生纬纱和穿刺纱的横向开裂,拉伸变形后期基体合金与经纱失效引起宏观应力-应变曲线的急剧下降,复合材料拉伸断口表现为经纱轴向断裂及纬纱和穿刺纱横向开裂共存的形貌特征,纤维拔出和基体断裂导致的经纱轴向断裂是诱发复合材料最终失效的主要机制。     

高硅氧纤维增强苯并噁嗪树脂复合材料的制备及性能

以苯并噁嗪为基体树脂,短切高硅氧纤维为增强材料,制备了一种模压用复合材料。研究了该树脂的热性能、固化动力学性能及力学性能。结果表明,苯并噁嗪增强高硅氧纤维混合物随固化温度升高工艺窗口未发生显著变化,利用Kissinger、Crane法得到固化反应活化能为69.619 kJ/mol,反应级数为0.95。复合材料拉伸强度为35.5 MPa,,压缩强度为196 MPa,线烧蚀率为0.14 mm /s.     

300M钢表面金属陶瓷涂层的制备工艺及性能研究

为推进金属陶瓷涂层在飞机起落架表面防护技术中更广泛的应用,制备了IPcote 9183和IPcote 9184两种金属陶瓷涂层并进行了微观组织、力学性能和防腐性能的研究,同时与传统电镀镉钛涂层进行了对比分析。结果表明,IPcote 9183和IPcote 9184金属陶瓷涂层的最佳制备工艺分别为三次喷涂三次表干以及一次固化（三喷三表一固）,两次喷涂两次表干以及一次固化（两喷两表一固）;与传统电镀镉钛相比,两种金属陶瓷涂层具有良好的综合力学性能;IPcote 9184涂层硬度最高,是IPcote 9183涂层的7倍,电镀镉钛涂层的4倍;IPcote 9183弹性模量最好,IPcote 9184次之,电镀涂层最差;IPcote 9183的结合强度是电镀层的4倍。电镀镉钛试样和IPcote 9184,9183共同涂覆的试样表面在720 h中性盐雾试验中未出现明显的锈蚀痕迹。     

PET型燃气发生剂热老化特性初探

采用单向拉伸、动态力学分析(DMA)、热重法-差示扫描量热法(TG-DSC)联用及热流微量量热计(HFMC)等表征方法,研究了PET型燃气发生剂的热老化特性。结果表明,随老化时间延长,该燃气发生剂最大抗拉强σm、高温段(α转变温度)储能模量E′增大,延伸率εm、损耗因子tanδ降低。TG-DSC实验发现,该燃气发生剂老化初期存在增塑剂损失,高温老化样品表面发黑和HFMC实验表明,可能存在以放热效应为标志的后固化和热氧化(炭化)反应。因此,除增塑剂挥发造成的物理老化外,热老化初期发生的后固化和热氧化(炭化)反应是PET型燃气发生剂力学性能变化的主要原因。     

填料对推进剂用RTV-2硅橡胶包覆材料性能的影响

研究了气相法白炭黑、中空玻璃微球、绢云母等几类填料对包覆层用RTV-2硅橡胶力学性能、工艺性能及烧蚀性能的影响。结果表明,气相法白炭黑的补强效果最佳,绢云母和中空玻璃微球类填料对拉伸强度虽然有3~4倍的提高,但仍达不到白炭黑的补强效果,不能满足包覆层需求。胶料粘度随着填料加入量增大而升高,由于对粘度有严重影响,白炭黑必须进行表面处理后才能使用,而其余几类填料的影响则不是很大,可直接添加。这些填料都能在一定程度上提高材料耐烧蚀性,且差别不大。制备的RTV-2硅橡胶包覆层材料的质量烧蚀率和线性烧蚀率均小于0.050 g/s和0.050 mm/s,相对于某丁羟包覆层,分别减小了60%和80%以上,满足了某固体推进剂包覆层的技术要求。