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正交三向织物增强铝基复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理

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中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2583-2601页

作者：邵徽凡蔡长春王振军刘其鹏王艳丽陈雷熊博文张守银南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330096

针对真空压力浸渗制备的正交三向织物增强铝基复合材料,采用实验与数值模拟方法研究了高温(400℃)下的准静态拉伸力学响应及损伤演化与失效行为;根据纱线微观组织和织物结构分别建立了微观和细观尺度代表性单胞,基于组分材料的温度相关... 详细信息

针对真空压力浸渗制备的正交三向织物增强铝基复合材料,采用实验与数值模拟方法研究了高温(400℃)下的准静态拉伸力学响应及损伤演化与失效行为;根据纱线微观组织和织物结构分别建立了微观和细观尺度代表性单胞,基于组分材料的温度相关的性能参数构建微观单胞有限元模型,计算获得不同温度下纱线的横向和轴向力学性能,进而采用包含基体、纱线、界面的细观单胞有限元模型分析了复合材料热应力和高温拉伸力学行为。结果表明:室温下复合材料存在与织物结构相关的非均匀分布的残余应力,纳米压痕法测得的残余应力与模拟值基本一致,高温状态下残余应力得到释放并使基体和纱线分别处于压应力和拉应力状态;复合材料的高温拉伸模量、极限强度和断裂应变的实验均值分别为107.1 GPa、657.1 MPa和0.78%,均匀化计算的高温拉伸曲线与实验曲线总体上吻合。拉伸初期纱线交织处的基体和界面首先发生损伤,捆绑纱弯曲部位出现局部失效,但复合材料表现出线弹性力学行为。随着拉伸应变增大,捆绑纱和纬纱先后发生断裂,且二者与基体之间的界面出现脱黏现象,拉伸曲线开始表现出非线性特征。拉伸后期经纱失效区域的扩展使得拉伸切线模量明显下降,经纱的轴向断裂最终导致复合材料失去承载能力。数值模拟和断口分析表明,纬纱和捆绑纱因横向开裂而形成较平整的断裂面,经纱轴向断裂后拔出长度参差不齐,其断口存在纤维拔出及其周围基体撕裂破坏的微观特征。

关键词：正交三向织物铝基复合材料残余应力高温拉伸力学行为失效机理

斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料高温拉伸断裂力学行为

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金属学报 2024年

作者：吴志勇邵徽凡蔡长春曾敏王振军王艳丽陈雷熊博文南昌航空大学航空制造工程学院中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，... 详细信息

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，本工作开展其在高温(400℃)环境下准静态拉伸力学行为与失效机理研究。根据复合材料织物结构和纱线微观组织特征，建立了基于微观和细观尺度代表性单胞的细观力学有限元模型，采用数值模拟和实验结合的方法分析了复合材料高温拉伸过程中的宏观力学响应、组元结构损伤演化与渐进失效行为。结果表明，复合材料高温拉伸模量、强度与断裂应变的实验均值分别为103.2GPa、621.6MPa和0.819%，数值模拟得到拉伸应力-应变曲线与复合材料高温拉伸实验曲线总体上吻合较好。高温环境下复合材料内部存在复杂的热应力，基体合金和纱线分别处于压应力和拉应力状态。拉伸初期阶段发生缝合纱失效、经/纬纱搭接处基体损伤和经纱局部失效，但复合材料表现出线弹性力学响应。随着拉伸载荷增大，基体的损伤程度加重且沿织物斜纹方向出现严重的基体损伤区和纬纱开裂区，导致拉伸应力曲线增长速率减缓。拉伸变形后期发生显著且互相重叠的基体和纱线失效带，经纱的轴向断裂使得复合材料失去承载能力并出现拉伸应力的急剧下降。高温拉伸断口中缝合纱和纬纱的断口较为平整，而经纱的断裂拔出长度不一，且呈现大量纤维断裂拔出并伴随基体合金撕裂的微观形貌特征。

关键词：斜纹碳布缝合织物铝基复合材料细观力学损伤演化高温力学性能失效机制

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直升机强电磁脉冲耦合效应研究

微波学报 2024年

作者：张铁纯王育博刘明亮张波方家成司晓亮中国民航大学航空工程学院中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司强电磁环境防护技术航空科技重点实验室中航工业合肥航太电物理技术有限公司

随着直升机技术创新及强电磁脉冲干扰问题的日益突出，极易造成直升机机载电子设备的失灵或瘫痪，严重威胁着直升机的生存能力和作战性能。本文建立了直升机及内部线缆系统的电磁仿真模型，并基于CST电磁仿真软件的时域有限积分法，分... 详细信息

随着直升机技术创新及强电磁脉冲干扰问题的日益突出，极易造成直升机机载电子设备的失灵或瘫痪，严重威胁着直升机的生存能力和作战性能。本文建立了直升机及内部线缆系统的电磁仿真模型，并基于CST电磁仿真软件的时域有限积分法，分析了电磁脉冲辐射下典型位置处的电场耦合响应以及直升机内部线缆的电流耦合效应。仿真结果表明，舷窗和孔缝结构对直升机内部的耦合场强具有重要影响，越靠近这些屏蔽缺陷的位置内部电场场强越高，同时腔体的谐振频点也会使耦合场强发生增强效应；距离屏蔽缺陷越近的线缆所感应的耦合电流峰值越大，具有屏蔽层的同轴线比非屏蔽单芯线的电磁防护能力强，感应电流较小，且所有线缆均受谐振频点的影响。本研究内容对直升机电子设备的强电磁防护具有一定的实际工程意义。

关键词：强电磁脉冲直升机线缆电磁耦合电磁防护

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考虑单向预浸料弯曲性能的有限元仿真

复合材料学报 2024年第7期41卷 3822-3830页

作者：何靓赵安安徐小伟王小凯胡大豹梁彪中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089 西北工业大学机电工程学院西安710072

热固性树脂基预浸料沿纤维方向具有极高的拉伸模量和较小的弯曲刚度,准确描述预浸料的这种力学特性对于成型过程中褶皱等缺陷的预测与抑制、提升成型过程的有限元仿真精度具有重要意义。本文建立了基于纤维方向准确跟踪并考虑非线性剪... 详细信息

热固性树脂基预浸料沿纤维方向具有极高的拉伸模量和较小的弯曲刚度,准确描述预浸料的这种力学特性对于成型过程中褶皱等缺陷的预测与抑制、提升成型过程的有限元仿真精度具有重要意义。本文建立了基于纤维方向准确跟踪并考虑非线性剪切行为的单向预浸料本构模型,并通过共节点壳膜混合单元实现了预浸料高拉伸模量和低弯曲刚度的解耦。同时,以国产AC531/CCF800H单向预浸料为对象,系统测量了未固化预浸料的拉伸模量、剪切模量和弯曲刚度。最后,通过单向预浸料的偏轴拉伸试验和轴向压缩试验分别验证了本文所建立的有限元模型在膜单元和壳单元主导的受力条件下的有效性。

关键词：预浸料拉弯解耦壳膜混合有限元法弯曲刚度

TiVNbTa/Inconel 600扩散焊接头的组织与性能

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材料工程 2024年第1期52卷 200-210页

作者：李娟沈宽春尹蓉赵宏龙罗少敏周念秦庆东贵州理工学院贵州省轻金属材料制备技术重点实验室贵阳550003 中航工业贵州永红航空机械有限责任公司贵阳550009

鉴于TiVNbTa难熔高熵合金优异的耐蚀性和高温强度,针对其与高温合金复合使用的潜在应用前景,研究TiVNbTa和Inconel 600的扩散焊接性能。在850~1150℃条件下对二者进行了扩散焊研究,对850~1000℃下所得接头的微观组织进行了观察,对所有... 详细信息

鉴于TiVNbTa难熔高熵合金优异的耐蚀性和高温强度,针对其与高温合金复合使用的潜在应用前景,研究TiVNbTa和Inconel 600的扩散焊接性能。在850~1150℃条件下对二者进行了扩散焊研究,对850~1000℃下所得接头的微观组织进行了观察,对所有温度下所得接头的剪切强度进行了检测。研究结果表明,除850℃下所得接头只含一层富Ni界面层外,其余接头均具有“Inconel 600/镍基扩散层/富Cr层/富Ti层/富Ni层/TiVNbTaNi(Fe,Cr)扩散层/TiVNbTa RHEA”多层界面结构,其中富Ni层为具有菱方晶体结构的Ni_(2)Ti型金属间化合物,富Cr层为具有密排六方晶体结构的Cr2X型Laves金属间化合物。950℃下所得接头具有最高剪切强度,其值为357 MPa,断裂主要发生在接头中具有Ni_(2)Ti型晶体结构的金属间化合物层,裂纹扩展穿过多层界面。接头界面形成机理分析结果表明,扩散焊过程中,Ti,V,Nb,Ta元素由RHEA侧向Inconel 600合金侧扩散,Ni,Fe,Cr元素由Inconel 600合金侧向难熔高熵合金侧扩散。其中,Ti和Ni元素扩散剧烈;Cr和Ni元素在界面化学反应的驱动下发生偏聚;Nb和Ta元素的扩散因Ni_(2)Ti型界面层的形成而受阻,从而出现分层。

关键词：扩散焊难熔高熵合金高温合金微观组织力学性能

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磷化膜无铬封闭工艺研究

电镀与精饰 2024年第1期46卷 91-96页

作者：李琼李旭勇吴宁夏媛张东升王春霞中航工业洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330024 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

针对磷化膜重铬酸填充的有毒有害问题,设计开发基于碱溶性聚丙烯酸树脂的无铬封闭液的配方及工艺,以点滴时间为评判指标,通过单因素实验考察了水性树脂种类、碱性助溶剂种类、硅溶胶含量、交联剂种类的影响,确定封闭液的主要组成为聚丙... 详细信息

针对磷化膜重铬酸填充的有毒有害问题,设计开发基于碱溶性聚丙烯酸树脂的无铬封闭液的配方及工艺,以点滴时间为评判指标,通过单因素实验考察了水性树脂种类、碱性助溶剂种类、硅溶胶含量、交联剂种类的影响,确定封闭液的主要组成为聚丙烯酸树脂PAA671、氨水、硅溶胶、锆交联剂;利用正交试验考察了氨水、硅溶胶、锆交联剂的影响,结果显示硅溶胶含量为最重要因子,其次为锆交联剂。浓缩封闭液组成为17.5 wt.%PAA671、14 wt.%中性硅溶胶、14 wt.%氨水、0.14 wt.%有机锆交联剂,余量为离子水,使用时按2∶5用去离子水稀释;封闭工艺为:试样在封闭液中浸泡2 min,然后在70~85℃下烘干15~30 min。

关键词：磷化膜无铬封闭丙烯酸树脂

综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法

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机械工程学报 2024年第14期60卷 11-23页

作者：李超张俊田辉赵万华西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054 中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089

航空航天装备中诸多薄壁结构件铣削加工过程中的颤振现象是影响加工质量的主要因素之一,为避免颤振的持续发生,提出综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法。首先通过三向加速度传感器测得铣削加工过程中的主轴实时振动... 详细信息

航空航天装备中诸多薄壁结构件铣削加工过程中的颤振现象是影响加工质量的主要因素之一,为避免颤振的持续发生,提出综合振动信号能量比和幅值标准差的铣削颤振实时监测方法。首先通过三向加速度传感器测得铣削加工过程中的主轴实时振动信号,其次从中提取能量比和辅助监测指标幅值标准差,然后进行特征层融合并得到6个监测指标,最后监测模型输出采样时间段的铣削加工状态。测试试验结果表明,当所有工艺参数都变化时,该方法对颤振状态的识别准确率可达99.07%。数值试验结果则表明该方法能够满足在线颤振监测的实时性要求。该方法有效解决了铣削颤振在线监测应用的两大难点——泛化性(工艺泛化能力)差和实时性低。

关键词：能量比幅值标准差主轴振动信号特征层融合铣削颤振

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机载中空纤维膜分离特性的预测分析

北京航空航天大学学报 2024年

作者：柴婷付子祺刘冠男白文涛胡万俊冯诗愚南京航空航天大学航空学院西安交通大学化学工程与技术学院中航工业南京机电科技有限公司产品研发部四川泛华航空仪表电器有限公司质量管理部

机载中空纤维膜分离性能实验因实验周期长，操作工况复杂，故有必要研究使用较少的数据进行膜性能的精准预测。建立了一种基于人工神经网络的中空纤维膜分离性能预测模型，搭建误差反向传播（Back propagation，BP）神经网络、Elman神... 详细信息

机载中空纤维膜分离性能实验因实验周期长，操作工况复杂，故有必要研究使用较少的数据进行膜性能的精准预测。建立了一种基于人工神经网络的中空纤维膜分离性能预测模型，搭建误差反向传播（Back propagation，BP）神经网络、Elman神经网络和遗传算法优化的BP（Genetic Algorithms Back Propagation，GA-BP）神经网络，针对机载中空纤维膜分离性能随引气压力、飞行高度和引气流量的变化规律数据，对比预测不同算法下中空纤维膜的性能预测情况。研究结果表明：搭建的三种网络算法均能精准预测中空纤维膜的分离特性，其平均百分比误差均小于1%；分别选取全体数据集的5%，10%和20%，GA-BP神经网络的预测结果普遍最好，其预测准确率平均比其他两种高1.43%。基于研究结果在实际工作中可以选择合适的算法进行膜实验数据的处理与性能的高效分析。

关键词：机载惰化系统中空纤维膜分离性能人工神经网络

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飞机液压管路安装工艺技术研究

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第4期 0097-0100页

作者：韩瑞李伦王俊杰卜江江航空工业成飞民用飞机有限责任公司四川成都610091

液压管路的安全可靠性直接影响飞机的安全可靠性,而管路连接的性能是保证飞机液压系统正常工作的关键。飞机的液压系统主要包含液压油、液压能量装置。在液压系统运行过程中控制设备、操作设备、液压油箱、液压管路以及存储器和机油滤... 详细信息

液压管路的安全可靠性直接影响飞机的安全可靠性,而管路连接的性能是保证飞机液压系统正常工作的关键。飞机的液压系统主要包含液压油、液压能量装置。在液压系统运行过程中控制设备、操作设备、液压油箱、液压管路以及存储器和机油滤清器等都需要利用固定架在飞机结构上进行固定。飞机的液压系统故障会导致液压动力传输出现问题,对飞机的整体安全水平产生影响。因此,需要对飞机液压系统的安装技术进行深入探索。本文从制造端、设计端、装配端分别开展工艺技术改进研究, 制定相关解决措施,以提高管路的安装质量。

关键词：液压管路连接工艺技术改进