针刺纤维复合材料单胞模型构建及力学性能研究进展

三维针刺纤维复合材料有独特的网状结构,变形能力强,同时针刺技术可设计性强,能制造大型复杂结构,常用于航空刹车盘、固体发动机喷管喉衬及其扩张段等结构中。在工艺成型过程中,受纤维铺层结构和针刺工艺参数等因素影响,材料针刺区域的纤维体积含量和纤维偏转路径不规则分布,容易引起应力集中,导致损伤发生,同时其内部细观结构极其复杂,导致材料的力学性能难以预报和分析。因此,本文从三维针刺纤维预制体成型工艺、三维针刺复合材料单胞建模方法和力学性能分析三个方面入手,重点介绍了预制体工艺成型过程仿真技术和复合材料工艺参数化建模方法在力学性能分析方面的应用,概述和评价了材料考虑针刺预制体成型工艺过程的细观单胞建模方法和基于实验、数值模拟的刚度、强度及损伤行为等力学性能分析方法的研究现状,同时对扩张段针刺复杂结构的性能分析进行论述。在针刺复合材料及其复杂结构的力学性能分析中,仍面临一些困难和挑战,如何建立针刺预制体成型工艺参数与针刺复合材料力学性能之间的映射关系,从材料细观结构到针刺复合材料复杂结构力学性能的分析方法,优化针刺复合材料制造工艺,是推进针刺复合材料和复杂结构在航空航天领域应用的关键。     

带有不确定参数的挠性航天器机动控制

将输入成型技术与闭环反馈控制结合设计,实现航天器机动控制中挠性附件的振动抑制.针对挠性航天器姿态机动过程中,系统惯量、模态矩阵等参数的不确定性对输入成型器抑制挠性附件振动的影响,提出基于最大允许残余振动的输入成型器建模参数的计算方法,并量化分析不确定参数对挠性附件振动的影响,为选择合适的成型器提供定量的理论依据.该方法可降低传统输入成型器设计的保守性,有利于提高控制性能.仿真结果表明,将系统存在的不确定参量考虑在内,系统振动抑制效果要优于不考虑的情况.     

射流电铸快速成型基础试验研究

介绍了射流电铸快速成型技术的基本原理与设备系统组成，并进行了基础试验研究。研究结果表明，采用扫描喷射电铸可大大提高电铸的电流密度，实验中可用电流密度高达380A／dm^2，远高于传统电铸电流密度；电铸电流密度和喷嘴扫描速度对铸层表面生长形貌有较大的影响，电流密度低、喷嘴扫描速度快易于获得颗粒细小、表面平整的铸层组织；当喷嘴口径小、喷射距离近时，铸斑尺寸小，定域性好，快速成型零件的尺寸精度高；用自行研制的射流电铸快速成型设备成型了一组具有一定形状的金属铜零件。     

超高速聚能碎片成型的影响因素分析

为了研究超高速聚能驱动装置结构参数对超高速碎片成型的影响,以装置截断体以及药型罩的6个主要尺寸为优化对象,以成型超高速碎片的质量与速度为指标,应用正交设计法设计仿真方案。运用非线性显式动力学软件AUTODYN-2D对超高速碎片的形成进行数值仿真,并对仿真结果进行参数分析。结果表明:对碎片成型速度影响较大的依次为药型罩锥角、截断体小孔厚度、药型罩厚度;对碎片质量影响较大的依次为药型罩锥角、药型罩厚度、截断体小孔厚度。最终根据最优化设计方案得到了速度为11.2 km/s、质量为1.452 g的超高速碎片。     

含涂层空心球复合泡沫塑料的黏弹性热应力分析

针对含涂层空心微球的复合泡沫塑料,利用三参数标准线性固体模型和黏-弹性对应原理得到了材料由于温度改变而产生的残余热应力,研究了涂层厚度、体分比和时间等因素对残余热应力的影响。结果表明:随着时间的增加,由温度改变而引起的材料内部的残余热应力将逐渐减小,且涂层厚度和涂层空心微球体分比的减小会使残余热应力增加。此外,沿半径方向热应力在微球内逐渐增加,在涂层和基体中则逐渐减小,在涂层与空心微球的交界处达到最大值。     

复合材料热压成型过程环氧树脂流变特性研究

针对复合材料热压成型过程的工艺特点,以环氧618/2E4MZ及环氧618/DDS体系为研究对象,通过测试DSC曲线、η T曲线、η γ曲线及计算不同升温速率下的流动活化能,得到温度、升温速率、剪切速率对体系黏度的影响规律。在大量实验研究基础上,利用具有可操作性的固化工艺参数(dT/dt)表征了阿累尼乌斯方程中的流动活化能、指前因子及幂律方程中的黏度系数,确定了两种树脂体系黏度平台区、下降区的黏度方程。当树脂体系一定时,所建立的黏度方程描述了树脂黏度下降区及黏度平台区的黏度变化规律,为复合材料热压成型树脂流变过程的模拟研究提供了参考依据。     

QY8911－Ⅱ改性双马来酰亚胺树脂及其复合材料工艺性能研究

本文研究了ＱＹ８９１１－Ⅱ耐高温双马来酰亚胺树脂及其复合材料的工艺性能。结果表明，合格的ＱＹ８９１１耐温双马树脂具有良好的耐热性和力学性能，可以满足短时间２３０℃耐温要求，适合于航天主承力结构件的制造。     

硬质闭孔聚氨酯泡沫塑料的力学性能

本文研究了硬质闭孔聚氨酯泡沫塑料的抗压强度、抗压弹性模量、拉伸弹性模量、剪切弹性模量随泡沫塑料密度变化的规律,得出了在一定密度范围内依据密度计算以上各强度指标的关系式。研究了闭孔泡沫塑料的各向异性特征随温度变化的规律,讨论了发泡环境因素对泡沫塑料力学性能的影响,并探讨了各强度指标对温度的依赖性,得出一些十分有意义的结论。     

航空钣金成型过程的计算机仿真分析

冲压成型过程的数值模拟涉及到材料非线性、几何非线性和边界非线性的综合影响,直接计算的难度非常大。利用大型通用有限元软件ABAQUS在处理非线性力学问题中的优势,研究了成型速率和质量缩放对于模拟成型问题的影响,最后通过能量曲线判断速率和质量参数的设置是否合理,并给出相关算例应用。算例表明:ABAQUS在处理钣金冲压成型中可以得到令人满意的结果。     

复合材料双真空袋成型工艺研究

真空袋成型工艺是一项低成本复合材料制备技术,在此基础上对双真空袋(DB)成型工艺进行了研究,研究表明,采用DB技术制备的复合材料具有较低的孔隙含量和较高的力学性能,因此能够提高真空袋成型复合材料制件的品质.