复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计研究

在先进的复合材料飞机结构上大量采用复合材料加筋板这种结构形式。因此,本文着重研究了复合材料变厚度加筋板后屈曲、冲击损伤与冲击损伤对承载能力的影响,以及复合材料变厚度加筋板冲击损伤、后屈曲、耐久性/损伤容限设计一体化综合试验方法。最后,作者根据多年从事飞机型号结构设计经验,并结合本文的研究结果,总结出15项复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计技术,以期对我国预研新机的复合材料飞机结构设计,对已研飞机的复合材料飞机结构改进、评定有所启示。     

几种热塑性聚酰亚胺泡沫热力学性能

研究了几种热塑性聚酰亚胺泡沫的动态热力学性能和热失重性能。动态黏弹性分析表明，聚酰亚胺泡沫单体刚性越强，自制纯聚酰亚胺泡沫的Tg越高，所研究的几种热塑性聚酰亚胺泡沫的Tg相差达55℃；与TEEK系列相比，自制泡沫的Tg稍高；加入玻璃微珠和碳纳米管（CNT）对泡沫的Tg影响不大，加入30％（质量分数）玻璃微珠Tg只提高6℃，加入5％（质量分数）CNTTg只提高5℃。热失重分析表明，聚酰亚胺泡沫单体刚性越强，其起始分解温度越高，热失重5％时的起始分解温度达550℃；加入玻璃微珠和碳纳米管能明显提高聚酰亚胺泡沫的起始热失重温度，热失重5％时，加入30％（质量分数）玻璃微珠可使起始热失重温度提高到593℃，加入5％（质量分数）CNT可使起始热失重温度提高到589℃。     

单晶硅超精密车削加工脆塑转变机理及临界切削厚度的研究

通过分析单晶硅的纳米印压试验结果以及显微压痕透射电镜观察结果,并结合尺度效应理论,提出了一种新的单晶硅超精密切削脆塑转变机理,建立了宏微结合的单晶硅超精密切削模型。首次基于理论分析的方法给出了较为精确的单晶硅脆塑转变的临界切削厚度,并通过试验对研究结果给予验证。     

超塑成形数值模拟中广义摩擦系数的研究

针对超塑成形中摩擦系数的直接测量比较困难的问题,提出了广义摩擦系数的概念,采用数值模拟—试验验证的方法确定了广义摩擦系数,并以TC4板材典型试验件的超塑成形过程进行了试验验证。     

低成本全厚度缝合的复合材料泡沫夹层结构效率评定

探索了全厚度缝合的复合材料闭孔泡沫夹层结构低成本制造的工艺可行性及其潜在的结构效益。为了比较，用同样的材料和工艺制造了未缝合泡沫夹层和密度相近的Nomex蜂窝夹层结构。完成了密度测定、三点弯曲、平面拉伸和压缩、夹层剪切、结构侧压和损伤阻抗／损伤容限实验研究。结果表明，泡沫夹层缝合后，大大提高了弯曲强度／重量比、弯曲刚度／重量比、面外拉伸和压缩强度、剪切强度和模量、侧压强度和模量、CAI强度和破坏应变。这种创新的结构形式承载能力强、结构效率高、制造维护成本低，可以在飞机轻质机体结构设计中采用。     

飞机燃油箱防火抑爆泡沫充填材料的发展

本文介绍了国外主要战机燃油箱采用的网状泡沫充填材料的发展概况，简要分析了这类充填材料的防火抑爆机理和使用中应注意的事项。     

真空聚苯乙烯泡沫绝热材料用于制冷保温节能效果的实验研究

通过对真空聚苯乙烯泡沫和聚胺脂进行对比实验和理论分析，证明了作为制冷保温绝热材料，真空聚苯乙烯泡沫的保温绝热效果明显优于聚胺脂。     

各向异性Kelvin开孔泡沫模型的弹性性能

在弹性小变形情况下,基于构造的各向异性Kelvin模型对开孔泡沫材料的变形进行了分析。综合考虑了胞体中斜支柱的轴向、弯曲和剪切变形以及水平支柱的轴向变形的影响,利用最小势能原理得到了材料的弹性性能与各向异性比及相对密度的关系。研究结果表明,各向异性比越大,沿胞体伸长方向的相对弹性模量和泊松比越大,而在垂直于胞体伸长方向上的相应值反而越小;两个方向上的相对弹性模量均随相对密度增加而增大,泊松比的变化趋势则正好相反。本文预测结果较好地符合了实验数据的变化趋势,且与已有的G-K模型比较接近,证明了该模型的有效性。     

泡沫夹层结构在飞机次承力结构中的应用

讨论了使用高强度闭孔刚性聚甲基丙酰亚胺泡沫(PMI)作为夹层结构夹芯材料的优、缺点,并与NOMEX蜂窝从力学性能、冲击后压缩强度、鸟撞、吸湿性能以及制造工艺性和无损检测等方面进行了比较.认为高强泡沫材料比强度基本能够达到NOMEX蜂窝水平,且在制造工艺性、耐吸湿性等方面优点突出.同时介绍了泡沫在某些飞机次承力结构总的应用以及在结构设计中泡沫材料的一些注意事项.     

复合材料z-pinning技术的应用与发展

简单介绍了z-pin的种类和复合材料z-pin的拉挤工艺.重点综述了利用热压罐和UAZ~R 两种z-pinning技术及z-pinning在复合材料层板、结构件连接及泡沫夹层复合材料中的应用,同时,提出了当前发展z-pinning技术的对策和建议.