载人航天器结构工艺瓶颈及对策

文章对我国载人航天器工艺需求进行了分析,对载人航天器现存的薄壁结构残余应力控制与消除技术、载人密封结构高可靠低应力焊接技术、碳纤维复合材料应用技术等工艺瓶颈进行了研究,并针对工艺瓶颈提出了解决对策。     

溶胶-凝胶法制备SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2-TiO2溶胶,然后通过共混法制得SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料,SEM、DMTA和TGA等方法研究了无机组分的含量对聚酰亚胺性能的影响。结果表明:SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料的冲击强度和弯曲强度随无机粒子含量变化而变化,当无机粒子含量为3%(质量分数)时二者出现最大值,其冲击强度较纯树脂提高了177%,弯曲强度提高了54.6%。另外,随着SiO2-TiO2无机材料的增加,杂化材料热稳定性亦有所提高。     

热障涂层厚度及厚度不均热无损检测的数值模拟

研究了热障涂层(TBC)厚度及厚度不均的红外热无损检测(IRTNDT)的建模和基于有限单元法的数值模拟。在柱坐标系下以轴对称模型描述热障涂层结构的瞬态热传导,建立相应的物理模型及有限元模型。用有限元分析软件ANSYS计算涂层结构受热脉冲激励后的温度场,研究热无损检测可检信息参数(如最大温差和最大对比度)与厚度特征参数(厚度差和厚度)的关系。结果表明,在涂层公称厚度一定时,最大温差和最大对比度与厚度差呈非线性关系,它们随着厚度差的增大而增大;在涂层厚度差一定时,最大温差和最大对比度与涂层公称厚度呈非线性关系,它们随着涂层公称厚度的增加而减小。利用计算所得的可检信息参数与厚度特征参数的关系可以反向估计陶瓷层厚度差和厚度。这些研究结果为热障涂层厚度及厚度不均的红外热无损检测及表征提供了基本理论依据。     

一种航空发动机密封用镍基合金组织稳定性的实验研究及理论计算

采用显微组织观察和图像分析等方法,结合动力学理论计算,研究了一种航空发动机密封用16Cr-4.5Al镍基高温合金在700℃、750℃下长期时效的组织演化规律。结果表明,试验温度下合金的晶界碳化物具有较好的稳定性,利用DICTRA扩散动力学软件可以较准确地模拟计算出碳化物在不同温度长期时效中的尺寸变化规律。计算结果发现合金晶粒尺寸越大,碳含量越高,晶界碳化物长大越快。合金基体中弥散分布的γ′相在长期时效过程中按Ostwald熟化理论长大速度发生粗化,并会造成硬度明显下降。     

界面导热材料研究进展

综述了导热脂、导热胶黏剂、导热橡胶、导热胶带及相变材料等几类界面导热材料(TIMs)的组成成分、制备方法、主要性能、应用领域及其优化设计方法,并对国内外界面导热材料的发展进行了展望。     

仪表级SiC/Al复合材料的应用研究与实践

针对下一代惯性仪表结构材料在应用中存在问题的现状,开展仪表级复合材料的应用研究,攻克了复合材料稳定化组分设计,高致密、大尺寸复合材料制备技术,尺寸稳定化评价技术和仪表级复合材料稳定化工艺四项关键技术,实现了仪表级SiCP/Al在惯性仪表结构件上的成功应用,分析了该材料应用于惯性仪表可能带来的效果,并指出了制约仪表级SiCP/Al在惯性仪表零部件上应用的问题。     

航天器黏弹性约束阻尼结构频率响应分析方法

黏弹性约束阻尼是对航天器结构进行振动响应抑制的重要方法,而频率响应分析是评估抑振效果的重要分析手段。文章阐述了利用有限元分析软件MSC/NASTRAN对黏弹性约束阻尼结构进行频率响应分析的方法,分析了各种方法的特点,并结合典型航天器结构件给出具体分析算例,可为相关方法的工程应用提供借鉴。     

蜂窝夹芯叠层板的低速冲击损伤分析

建立复合材料蜂窝夹芯叠层板（以下简称蜂窝板）低速冲击损伤模型,应用动态有限元分析程序估算蜂窝板低速冲击损伤的发生和扩展,该程序采用２０节点等参元和弹簧元分别模拟面板和促使闪芯,该模型建立在面板的初始损伤准则（蔡－胡强度准则）和损伤扩展准则（Ｆ．Ｋ．Ｃｈａｎｇ的冲击分层损伤判据）以及本文提出的蜂窝夹芯的简化损伤准则的基础上,并进行了低速冲击损伤实验以验证模拟计算结果,比较表明预测结果与实验数据吻合较     

Designing a power plant with highest efficiency:results from SFB 561

The goal of Collaborative Research Centre(SFB) 561 "thermally highly loaded,porous and cooled multi-layer systems for combined cycle power plants" is to expand the current technological and scientific knowledge on power plants in order to achieve total efficiencies of 65% in a combined cycle power plant in the year 2025.Therefore,the aero-thermomechanical,structural-mechanical,materials' scientific and production fundamentals for the development of steam and gas turbine components that are able to withstand highest thermal loads are being worked out within this SFB.This means for the gas turbine that combustion chamber outlet temperatures of 1520℃ at 1.7MPa are to be attained.In order to control these high temperatures,it is not only required to develop new materials' solutions,including thermal barrier coatings,but also to apply improved cooling techniques,as for example effusion cooling.This novel cooling concept is to be realised through open-porous structures.These structures can consist of drilled open-porous multi-layer systems or open-porous metallic foams.The development of graded multi-layer systems is also extremely important,as the grading will enable the use of coolant in dependence of the requirements.The live steam parameters in the high pressure turbine are expected to be increased up to approximately 700℃ with pressure of 30MPa.These elevated steam parameters can be encountered with Ni-base alloys,but this is a costly alternative,associated with many manufacturing difficulties.Therefore,the SFB proposes cooling the highly loaded turbines instead,as this would necessitate the application of far less Ni-base alloys.To protect the thermally highly loaded casing,a sandwich material consisting of two thin face sheets with a core of a woven wire mesh is used to cover the walls of the steam turbine casing.The current state of the research shows that by utilising innovative cooling technologies a total efficiency of 65% can be reached without exceeding the maximum allowable material temperature,thereby prolonging the life-span.      

倍频激光分离膜的损伤特性研究

从激光分离膜的热损伤原理出发,建立了1064nm波长激光分离膜的损伤方程,并给出了损伤阈值的求解过程,在理论上分析了1064nm波长激光对SiO2薄膜材料的损伤特性;文中运用仿真方法得出激光照射过陧中薄膜内温度场随杂质位置不同的分布曲线。