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后屈曲复合材料加筋板筋条-蒙皮界面失效表征

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机械强度 2019年第6期41卷 1473-1479页

作者：胡波涛柴亚南陈向明魏景超中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室

针对后屈曲复合材料加筋板筋条-蒙皮界面失效,进行了基于六点弯试验的失效表征研究。在商业有限元软件Abaqus中建立加筋板轴压以及六点弯试验的有限元模型,采用Cohesive单元和子模型法,对轴压后屈曲和六点弯试验的筋条-蒙皮界面失效起... 详细信息

针对后屈曲复合材料加筋板筋条-蒙皮界面失效,进行了基于六点弯试验的失效表征研究。在商业有限元软件Abaqus中建立加筋板轴压以及六点弯试验的有限元模型,采用Cohesive单元和子模型法,对轴压后屈曲和六点弯试验的筋条-蒙皮界面失效起始位置、失效模式及内力分布进行了对比分析。基于有限元结果,还推导了界面控制内力的计算方法,给出了界面脱粘的失效表征方程和失效包线。计算结果表明,六点弯试验可有效表征后屈曲复合材料加筋板的界面失效。

关键词：复合材料加筋板后屈曲六点弯失效表征

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复合材料整体加筋板结构细节的失效表征

复合材料整体加筋板结构细节的失效表征

作者：夏翔南京航空航天大学

学位级别：硕士

复合材料在工程中应用非常广泛。为了更加充分有效地利用复合材料的承载能力,有必要对复合材料结构的失效机理进行研究。复合材料整体加筋板作为一种典型的复合材料结构,是本文的主要研究对象。本文在试验和有限元计算的基础上,对加筋... 详细信息

复合材料在工程中应用非常广泛。为了更加充分有效地利用复合材料的承载能力,有必要对复合材料结构的失效机理进行研究。复合材料整体加筋板作为一种典型的复合材料结构,是本文的主要研究对象。本文在试验和有限元计算的基础上,对加筋板的失效机理进行了分析,并完成了失效表征。本文的主要内容如下: 1、介绍了复合材料典型结构件失效表征研究的现状和应用,同时提出了七点弯、六点弯试验的设想。在有限元分析的基础上,设计了七点弯和六点弯试验的试验件和试验夹具,制定了试验方案。 2、在ABAQUS有限元软件中,采用了ABAQUS自带的粘接元,结合二次名义应力和能量释放率准则,对四点弯、六点弯、七点弯试验进行了模拟。在试验和有限元计算的基础上,对七点弯和六点弯试验进行了深入研究。 3、对复合材料加筋板失效机理做了进一步的研究,计算了一系列的七点弯和六点弯试验模型。根据所得到的试验结果和有限元计算结果,计算得到复合材料加筋板典型部位的失效包线,给出整体加筋板结构细节的失效表征。 4、在上述研究的基础上,本文对失效表征进行了研究,最后给出了指导复合材料加筋板设计的建议。

关键词：复合材料弯曲试验失效机理粘接元失效表征

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高强度螺栓氢脆断裂失效的表征研究

高强度螺栓氢脆断裂失效的表征研究

作者：陈华锋机械科学研究总院

学位级别：硕士

高强度螺栓氢脆断裂是目前面临的一个比较复杂的问题,目前有关氢脆断裂的试验方法不少,但很多都是定性判断是否存在氢脆,美国材料与试验协会ASTM介绍了一种可以定量测量钢中氢脆临界值的试验方法。本研究着眼于螺栓氢脆断裂失效的表征,... 详细信息

高强度螺栓氢脆断裂是目前面临的一个比较复杂的问题,目前有关氢脆断裂的试验方法不少,但很多都是定性判断是否存在氢脆,美国材料与试验协会ASTM介绍了一种可以定量测量钢中氢脆临界值的试验方法。本研究着眼于螺栓氢脆断裂失效的表征,按照氢脆敏感性试验方法进行试验,验证了逐级加力法测量氢脆临界值的可行性,并且对拉伸试验过程中的试验速率进行了研究。采用目前常用的氢脆敏感性试验对实际案例中的氢脆断裂螺栓进行试验,试验结果表明由于试验时间或试样加工条件的限制,测量螺栓的氢脆敏感性有一定困难。采用逐级加力法对充氢后的螺栓进行试验,试验结果表明逐级加力法可以定量测定实际样品的氢脆断裂值或氢脆临界值,该方法对于目前常用的氢脆敏感性试验是很好的补充。研究过程中已将该试验方法制修订成国家标准《逐级加力法测量钢中氢脆临界值试验方法》,该标准现正在报批。试验采用的简易逐级加力装置可以测量和记录试样的氢脆断裂值,为以后设计自动加载装置提供了思路。对氢脆断裂螺栓进行SFM分析,结果表明,高强度螺栓发生氢脆断裂后存在沿晶二次裂纹,断口形貌主要为沿晶和准解理。裂纹源处基本为沿晶和准解理形貌,存在较多的二次裂纹,远离裂纹源处的二次裂纹逐渐减少。在进行慢应变速率拉伸试验和其他氢脆敏感性试验时,通常采取夹头分离速率进行控制,对拉伸试验过程中的拉伸速率进行研究以了解氢脆试验过程中应变速率的变化特点,研究发现在试验力到达最大值以前,夹头分离速率除以试样平行长度所得到的理论应变速率始终比试样上的实际应变速率要大,在弹性变形阶段内两者相差很大,本试验所得到的结果为相差8-10倍,而在均匀变形阶段,理论应变速率与试样上的实际应变速率差别较小。这个现象的原因主要是试验机的刚度所造成的。

关键词：高强度螺栓氢脆断裂失效表征逐级加力法拉伸速率氢脆断裂临界值刚度

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QFP封装互连结构电气特性建模与退化分析

电子学报 2019年第2期47卷 366-373页

作者：胡家兴景博黄以锋盛增津陈垚君张钰林空军工程大学航空工程学院陕西西安710038

互连结构是电子器件与印刷电路板之间机械固定及电气互联的关键部位.针对当前互连结构退化过程监测困难与表征信号难以提取问题,首先,通过分析QFP封装互连结构的失效模式及机理,建立其退化电气模型.在此基础上,搭建实时监测电路,选取外... 详细信息

互连结构是电子器件与印刷电路板之间机械固定及电气互联的关键部位.针对当前互连结构退化过程监测困难与表征信号难以提取问题,首先,通过分析QFP封装互连结构的失效模式及机理,建立其退化电气模型.在此基础上,搭建实时监测电路,选取外接电容的充电时间为表征信号,并建立退化电气模型参数与充电时间的关系.然后,利用Multisim软件和开发板模拟并验证等效电气模型参数与充电时间的关联关系.最后,利用小系统试验板进行随机振动试验,研究互连结构退化过程.通过分析充电时间响应,并结合互连结构电镜图发现,充电时间能够较好地表征互连结构的失效过程及失效模式.

关键词：互连结构电气模型退化过程充电时间失效表征

模拟服役环境下热障涂层的关键力学性能及其微观结构表征分析

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模拟服役环境下热障涂层的关键力学性能及其微观结构表征分析

作者：陈发旺湘潭大学

学位级别：硕士

热障涂层体系(Thermal barrier coatings,简称TBCs)已经在航空发动机中得到了广泛的应用。热障涂层体系不仅可以通过提高涡轮进气温度和简化冷却系统从而提高发动机效率,而且,TBC的沉积避免了高温合金直接暴露于高温燃气中,降低了高温... 详细信息

热障涂层体系(Thermal barrier coatings,简称TBCs)已经在航空发动机中得到了广泛的应用。热障涂层体系不仅可以通过提高涡轮进气温度和简化冷却系统从而提高发动机效率,而且,TBC的沉积避免了高温合金直接暴露于高温燃气中,降低了高温合金的表面温度,延长了热端部件的使用寿命。同时,TBCs也是非常脆弱的,顶层陶瓷通常在服役几百小时后出现提前剥落的现象。热障涂层的失效表征一直都是难点,至今热障涂层失效机理还不是很清楚,存在很多疑点。本文采用热障涂层常见的失效模式:高温氧化失效、热疲劳失效、CMAS腐蚀失效进行实验表征,结合涂层力学性能与微观形貌的演变,预测涂层服役寿命并提高改善涂层制备。主要研究内容如下:第一,选择火焰筒外环APS制备的热障涂层进行不同时间的高温氧化实验,采用纳米压痕法、维氏压痕法分别测试了热障涂层硬度、杨氏模量和界面断裂韧性。通过扫描电镜观察热障涂层样品截面,发现在高温氧化之后涂层变得更加致密,孔隙缺陷减少。其中,硬度和杨氏模量随氧化时间的增加也随之增加,杨氏模量增加明显,原始火焰筒外环热障涂层陶瓷层样品硬度和杨氏模量分别为11.52 GPa、158.52 GPa,氧化至350小时后,杨氏模量增加至204.15 GPa。原始样品界面断裂韧性为2.37 MPa·m,在进行高温氧化之后先出现增加,后减小的规律,在氧化200小时测试节点达到最大值3.72 MPa·m,后开始逐渐减小。第二,对火焰筒外环热障涂层进行了高温热疲劳测试表征,采用X射线衍射仪、拉曼光谱衍射仪分别进行了物相分析、残余应力表征。在热疲劳600次测试后,检测到单斜相的衍射峰,说明开始产生四方相至单斜相的转变,涂层性能开始下降。残余应力采用拉曼光谱的偏移进行表征,结果显示残余应力与原始样品对比在热震后压应力出现减小,随热震次数增加再出现缓慢增加趋势。第三,针对火焰筒外环热障涂层进行了CMAS腐蚀,采用X射线衍射仪、扫描电镜与能谱分析、拉曼光谱法、维氏压痕对热障涂层进行CMAS渗透规律、界面断裂韧性的演变规律测试。结果显示在CMAS腐蚀0.5小时后,从截面形貌与Si元素能谱图发现CMAS已经渗透至涂层底部。再利用能谱对截面涂层进行进一步物相分析,结果显示虽然CMAS已经渗透至涂层底部,但是相变区域只在涂层表面,涂层中部与底部未检测到单斜相氧化锆。界面断裂韧性呈现明显的增加趋势,CMAS腐蚀0.5小时样品界面断裂韧性为0.45±0.2 MPa·m,10小时样品界面断裂韧性为1.91±0.3 MPa·m。

关键词：热障涂层失效表征 CMAS 断裂韧性

复合材料整体加筋板的七点弯曲试验与数值分析

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南京航空航天大学学报 2011年第4期43卷 470-474页

作者：叶强夏翔肖闪闪陈普会李新翔柴亚南南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 中国飞机强度研究所西安710065

研究了复合材料整体加筋板七点弯曲试验的失效表征问题。在有限元分析的基础上,设计了七点弯曲试件和试验夹具。在试验研究和有限元计算的基础上,对七点弯曲试验的失效机理进行了讨论分析。通过对一系列七点弯曲试验模型的分析,获得了... 详细信息

研究了复合材料整体加筋板七点弯曲试验的失效表征问题。在有限元分析的基础上,设计了七点弯曲试件和试验夹具。在试验研究和有限元计算的基础上,对七点弯曲试验的失效机理进行了讨论分析。通过对一系列七点弯曲试验模型的分析,获得了复合材料加筋板典型部位的失效包线,并给出了失效表征方法。最后给出了指导复合材料整体加筋板结构细节设计的建议。

关键词：整体加筋板七点弯曲试验粘接元失效表征

安全仪表系统最终执行元件功能安全完整性检测技术研究

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安全仪表系统最终执行元件功能安全完整性检测技术研究

作者：曹志宇北京化工大学

学位级别：硕士

安全仪表系统作为保障工艺装置生产安全的重要构成,在石油化工等领域中被广泛地应用。最终执行元件作为安全仪表系统中关键的组成部分,若发生危险性安全功能失效将会使得整个安全仪表系统的功能安全完整性受到影响。现今对最终执行元件... 详细信息

安全仪表系统作为保障工艺装置生产安全的重要构成,在石油化工等领域中被广泛地应用。最终执行元件作为安全仪表系统中关键的组成部分,若发生危险性安全功能失效将会使得整个安全仪表系统的功能安全完整性受到影响。现今对最终执行元件所进行的功能安全完整性检测,未能从最终执行元件的实际工况出发,没有通过最能够反应其功能安全完整性变化的各工况参数来进行分析和检测,无法科学地反应其功能安全完整性检测的客观价值。因此,进行安全仪表系统最终执行元件功能安全完整性检测研究具有重要的研究意义和应用价值。本文通过对最终执行元件的典型失效模式进行分析,选取反应其功能安全失效的表征参数,研究基于马氏距离的最终执行元件功能安全失效表征方法,利用马氏距离的Box-Cox变换构建最终执行元件失效表征模型,实现最终执行元件功能安全失效表征;根据对最终执行元件工作原理和动态响应的分析,给出了基于微激励动态响应和基于PWM波的最终执行元件动态响应检测技术,解决在役期间最终执行元件因工作特性而无法任意进行动作测试,使得关键失效参数无法进行测量的问题;研究失效表征参数的在线检测技术,针对具体的应用背景和实验需求,给出了最终执行元件功能安全完整性检测系统的结构和模块框架;结合虚拟仪器技术实现了数据采集、通讯接口、数据处理、操作功能等软件模块的设计与编写;利用最终执行元件功能安全完整性检测系统进行失效参数的检测,对安全仪表系统最终执行元件功能安全完整性检测技术进行了验证。实验结果表明,所进行的基于最终执行元件机理的动态特性仿真分析反应了最终执行元件的动态响应过程;根据所给出的系统软硬件集成框架,基于虚拟仪器技术构建开发的最终执行元件功能安全完整性检测系统各功能模块能够协调地、有效地运行,所研究的功能安全失效表征方法能够通过失效表征参数准确地对最终执行元件的功能安全失效进行表征。

关键词：功能安全完整性失效表征虚拟仪器动态响应测试检测系统