Multiscale Modelling of Aerospace Composites——A Perspective

This paper introduces a series of approaches in the modelling of composites with complex multiscale structures and features. Fundamental theory underlying multiscale structures are brought to light and discussed. There can be considerable benefit in the representative application of multiscale modelling techniques to civil aircraft design and this aim of this paper is to provide essential perspectives from several fields of research that may be beneficial to aerospace composites modelling methodologies if applied appropriately.     

卫星真空烘烤试验方案及验证

为降低非金属材料在试验中大量出气及产生的分子污染,文章从非金属材料挥发和凝结特性、国内外卫星真空烘烤试验的实施现状等方面进行分析,提出了卫星热真空试验前进行真空烘烤试验的方案,方案中给出了试验剖面、试验温度、试验时间以及试验压力等参数要求。在某卫星上的试验验证结果表明,该方案合理可行,有效改善了星内真空度,降低了星内污染。完成真空烘烤后的卫星在热真空试验中未发生射频组件低气压放电现象,说明真空烘烤试验能够有效防止对真空度和分子污染敏感的设备在试验中可能产生的故障。     

考虑分子转动自由度的离散统一气体动理学格式

离散统一气体动理学格式（DUGKS）是一种适用于全流域模拟的有限体积方法。之前的研究考虑了分子平动自由度,验证了DUGKS在多尺度问题中的准确性及稳定性。本文基于Rykov模型方程构造了离散统一气体动理学格式,并采用Landau-Teller-Jeans转动能量松弛模型,可用于双原子气体从连续流动到稀薄流动的多尺度问题计算。测试了激波结构、超声速平板绕流以及超声速圆柱绕流等非平衡流动问题,计算结果显示出双原子气体分子中存在平动自由度与转动自由度对应的能量交换过程,并与统一气体动理学格式（UGKS）、直接蒙特卡罗（DSMC）方法的解以及实验值吻合较好。     

芳基硫醇在CF/Epoxy复合材料界面上的自组装研究

提出了一种新的碳纤维表面改性方法--分子自组装,即在表面金属化的碳纤维上进行有机分子的自组装.表面增强拉曼散射光谱(SERS)分析证实了末端官能团不同的芳基硫醇化学吸附在银的表面,并形成了平躺取向和倾斜取向的自组装膜结构.X-射线光电子能谱(XPS)测试进一步证实了两种自组装膜通过S原子和Ag形成共价键吸附在碳纤维表面.表面经组装改性后的碳纤维和环氧复合后界面粘结强度得到了不同程度的提高,揭示了界面区域膜结构和性能的关系.     

Molecular Hydrogen

Observations of H₂ line emission in galactic and extragalactic environments obtained with the Infrared Space Observatory (ISO) are reviewed. The diagnostic capability of H₂ observations is illustrated. We discuss what one has learned about such diverse astrophysical sources as photon-dominated regions, shocks, young stellar objects, planetary nebulae and starburst galaxies from ISO observations of H₂ emission. In this context, we emphasise use of measured H₂ line intensities to infer important physical quantities such as the gas temperature, gas density and radiation field and we discuss the different possible excitation mechanisms of H₂. We also briefly consider future prospects for observation of H₂ from space and from the ground. Based on observations with ISO, an ESA project with instruments funded by ESA Member States (especially the PI countries: France, Germany, The Netherlands, and the United Kingdom), and with the participation of ISAS and NASA.     

热镀Al3Ni耐蚀合金镀层液态冷凝过程的分子动力学模拟研究

钢铁表面热镀Al3Ni耐蚀合金镀层工艺涉及Al3Ni合金由液态冷凝固化成镀层的过程.冷凝速度对微结构的影响是工艺中关键问题之一.本文采用F-S多体势对液态合金Al3Ni在不同冷却速度下的微观结构及其转变机制进行了分子动力学模拟,得到了不同冷速下各温度的双体分布函数;采用HA键型指数法对其结构进行了分析,结果表明,Al3Ni在两种冷速下均以非晶的形式出现,只是慢冷时体系的有序度略有升高,这为最终确定工艺参数提供了理论依据.     

纳米二氧化硅目标杂化聚酰亚胺复合材料膜的制备与性能表征

原位聚合制备了纳米二氧化硅(SiO2)目标杂化聚酰亚胺(PI)复合材料膜。实验表明,采用溶胶 凝胶法原位聚合制备的纳米SiO2 PI杂化膜在SiO2含量达到20wt%时,仍然是透明的,而且根据电镜观察,SiO2粒子在PI基体中均匀分散。随着SiO2含量的增加,杂化PI复合材料膜的耐热性、动态力学性能、拉伸性能均有不同程度的提高,且吸湿性降低。分析表明,SiO2前驱体在反应初期即被"固定"在聚酰胺酸大分子链的羧基(-COOH)上,然后在酰亚胺化过程中原位生成纳米SiO2粒子,SiO2粒子表面上的大量高活性硅羟基(-Si-OH)与PI大分子链上的羰基(>C=O)形成氢键而实现目标杂化。     

超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究进展

对超高分子量聚乙烯纤维的研究现状，纤维的制造表面处理，复合材料的制备等进行了综述，并对其应用前景进行了展望。     

基于分子动力学对超晶格结构界面热阻的模拟研究

利用非平衡分子动力学方法对S i/Ge超晶格结构的界面热阻进行模拟。模拟结果表明最靠近高温热浴的界面热阻控制整个结构的热传导性能,并且超晶格结构的周期长度以及温度等因素也会对界面热阻产生不同影响。随着周期长度的增大,界面热阻越来越小,超晶格结构的导热能力增强。受声子非弹性散射机制的影响,界面热阻随温度的升高也逐渐减小。     

Cu/Al爆炸冲击界面连接及拉伸与切削性能的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,从微观角度揭示Cu/Al焊接点处的瞬时爆炸焊接过程,研究纳米焊接件接头处的力学特性及切削加工性能。结果表明:铝、铜板互相碰撞后动能转化为内能,异种原子间互相熔合渗透形成接头;焊接件拉伸时弹性模量介于单晶铝和单晶铜之间,抗拉强度为6.89 GPa,这一值大于宏观实验结果,但所对应的应变率10.67%与实验中的11%接近;在接头区域附近,位错与无序晶格的相互作用造成了塑性变形阶段的应力强化,使得拉伸应力值大于两种单晶;这一强化机制也体现在刀具切削接头区域时的平均切削力大于单晶铜、铝的平均值,与实验结果相一致;无序晶格区严重的位错形核有利于位错产生且沿与切削方向呈45°传播,传播时的塞积导致切削加工硬化效应。