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二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的结构及隔热性能研究

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宇航材料工艺 2024年第2期54卷 82-88页

作者：胡子扬马晶晶赵一搏滕冲赵建设航天材料及工艺研究所北京100076

以超轻质开孔柔性聚酰亚胺泡沫为基体,采用溶胶凝胶工艺制备了一系列二氧化硅气凝胶原位填充的聚酰亚胺复合泡沫。复合泡沫密度10~100 kg/m^(3)可调,厚度1~400 mm可调,最大宏观尺寸可达1m×1m。对其泡孔结构、隔热性能、热性能进行了系... 详细信息

以超轻质开孔柔性聚酰亚胺泡沫为基体,采用溶胶凝胶工艺制备了一系列二氧化硅气凝胶原位填充的聚酰亚胺复合泡沫。复合泡沫密度10~100 kg/m^(3)可调,厚度1~400 mm可调,最大宏观尺寸可达1m×1m。对其泡孔结构、隔热性能、热性能进行了系统表征,分析了二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的隔热机理。结果表明:二氧化硅气凝胶的引入,可有效降低复合泡沫室温热导率,提高其隔热性能;随着二氧化硅气凝胶含量的增加,聚酰亚胺复合泡沫的热导率由38.8 mW/(m·K)降低至19.6 mW/(m·K);热端温度300℃时,复合泡沫热导率仅为61.1 mW/(m·K);填充二氧化硅气凝胶后,聚酰亚胺复合泡沫热稳定性大大提高,在900℃下热失重残留量约为80%。

关键词：聚酰亚胺泡沫泡孔结构二氧化硅气凝胶隔热性能

铝面板泡沫夹芯结构材料脱粘缺陷的超声脉冲多次反射法检测

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宇航材料工艺 2024年第3期54卷 77-82页

作者：肖轲迪吴君豪罗明支凡张颖航天材料及工艺研究所北京100076

针对铝面板泡沫夹芯结构材料脱粘缺陷的检测问题,开展了超声脉冲多次反射法检测技术研究。分析了超声脉冲多次反射法的检测原理,制作了人工模拟缺陷试样,进行了自动检测C扫描成像,通过灰度点数量统计方法分析和优化了缺陷识别的结果。... 详细信息

针对铝面板泡沫夹芯结构材料脱粘缺陷的检测问题,开展了超声脉冲多次反射法检测技术研究。分析了超声脉冲多次反射法的检测原理,制作了人工模拟缺陷试样,进行了自动检测C扫描成像,通过灰度点数量统计方法分析和优化了缺陷识别的结果。研究结果表明,超声脉冲多次反射法能有效检出铝面板泡沫夹芯结构材料中的脱粘缺陷,为材料研制和质量评估提供依据。

关键词：超声脉冲多次反射法铝面板泡沫夹芯结构材料脱粘缺陷 C扫描成像

有限元仿真模拟在超声喷水无损检测用水套设计中的应用

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宇航材料工艺 2024年第3期54卷 83-87页

作者：罗明马兆庆吴君豪蔡鹏吴时红航天材料及工艺研究所北京100076

水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用,为设计出具有良好耦合效果的水套,减少水流紊流对声波耦合的影响,本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明,在无整流装置下,从... 详细信息

水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用,为设计出具有良好耦合效果的水套,减少水流紊流对声波耦合的影响,本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明,在无整流装置下,从入水口射入的水流撞击探头套内壁,产生严重紊流,进入出水管后,紊流状态仍然保持,水流流线方向杂乱。增加整流装置后,探头套内紊流得到很好的抑制,使得进入出水管的水流流线方向趋向一致,这种现象随着整流片增多而效果越加明显。本文为后续模拟水流经过出水口后的水柱状态,特别是随着初始水流速度加大后的水柱状态,以及利用有限元多物理场模拟功能,在加入声场后,模拟紊流状况下声场的变化打下了基础。

关键词：有限元仿真超声喷水穿透探头水套紊流

工艺参数对轻质热防护组件胶接装配性能的影响

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宇航材料工艺 2024年第2期54卷 161-164页

作者：方春平张大海赵建设航天材料及工艺研究所北京100076

可重复使用运载器采用轻质热防护材料和应变隔离垫作为飞行器的热防护系统,轻质热防护组件通过硅橡胶胶黏剂粘接至碳纤维复合材料蒙皮表面。为提高可重复使用飞行器轻质热防护系统粘接质量,通过实验方法研究了加压压力、加压时间、表面... 详细信息

可重复使用运载器采用轻质热防护材料和应变隔离垫作为飞行器的热防护系统,轻质热防护组件通过硅橡胶胶黏剂粘接至碳纤维复合材料蒙皮表面。为提高可重复使用飞行器轻质热防护系统粘接质量,通过实验方法研究了加压压力、加压时间、表面处理方式等对轻质热防护组件与碳纤维复合材料的粘接强度的影响。结果表明:轻质热防护组件与碳纤维复合材料的粘接强度随加压压力的增大而增大,随加压时间的增长先迅速增大,当加压时间超过7 h时缓慢增大;打磨或涂处理剂表面处理方式均能提高粘接强度,同时施加两种处理方式时提高粘接强度大于52%。

关键词：工艺参数轻质热防护组件胶接装配

2195铝锂合金氩弧焊接头组织分析及力学性能研究

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宇航材料工艺 2024年第2期54卷 125-129页

作者：温斯涵焦好军李启军李海刚吕宏军航天材料及工艺研究所北京100076

针对T8态2195铝锂合金在氩弧焊焊时接头裂纹敏感性高、接头力学性能差等问题,开展2195铝锂合金焊丝研制工作,对接头的显微组织、抗裂性能及综合力学性能进行了研究。结果表明,2195铝锂合金熔焊接头主要由α-Al、Al_(2)Cu、Al_(3)(Ti,Zr... 详细信息

针对T8态2195铝锂合金在氩弧焊焊时接头裂纹敏感性高、接头力学性能差等问题,开展2195铝锂合金焊丝研制工作,对接头的显微组织、抗裂性能及综合力学性能进行了研究。结果表明,2195铝锂合金熔焊接头主要由α-Al、Al_(2)Cu、Al_(3)(Ti,Zr)相组成,具备优异的抗裂性及力学性能,其裂纹敏感性K_(1)<1%,K_(2)=0%,接头常温抗拉强度约为390 MPa,延伸率为6.3%。BJ-4505焊丝的研制为2195铝锂合金工程应用提供技术支撑。

关键词：铝锂合金裂纹敏感性接头力学性能微观组织结构件

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注塑模稳态温度场的有限体积法模拟

上海交通大学学报 2024年第4期58卷 461-467页

作者：冯漾漾丁浩亮胡平山严波上海交通大学材料科学与工程学院上海200030 航天材料及工艺研究所北京100076

对于注塑模具的冷却过程稳态温度场模拟,传统有限体积法(FVM)求解型腔面上等效热流时,节点温度梯度往往基于控制体积内的平均值近似计算,不一定等于边界面上的局部节点温度梯度,且控制体积内各面热流计算相互独立,可能导致控制体积内热... 详细信息

对于注塑模具的冷却过程稳态温度场模拟,传统有限体积法(FVM)求解型腔面上等效热流时,节点温度梯度往往基于控制体积内的平均值近似计算,不一定等于边界面上的局部节点温度梯度,且控制体积内各面热流计算相互独立,可能导致控制体积内热量不守恒.为此改进FVM通过将稳态温度场热量守恒作为前提条件,基于节点控制体积的其他面热流量计算型腔面热流,修正了传统FVM.自主开发了C++有限体积法数值模拟程序,分别把传统FVM和改进FVM模拟得到的注塑模稳态温度场与商业软件结果对比,发现传统FVM能够模拟出注塑模具的温度分布情况,但存在较大计算误差;采用改进型腔面等效稳态热流算法后,计算误差显著降低,证明改进后FVM能更加准确地模拟冷却过程的稳态温度场.

关键词：有限体积法注塑成型模具温度场数值模拟

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含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究

复合材料科学与工程 2024年第3期 61-64,107页

作者：高坤张兆恒邢亚娟左小彪王博尧赵泽华航天材料及工艺研究所北京100076

将含磷POSS(DMPOSS)以5wt%、10wt%和15wt%的添加量添加到乙烯基酯树脂中,通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、锥形量热仪和扫描电镜(SEM)测试研究了DMPOSS对乙烯基酯树脂玻璃化转变温度、热稳定性和燃烧性能的影... 详细信息

将含磷POSS(DMPOSS)以5wt%、10wt%和15wt%的添加量添加到乙烯基酯树脂中,通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、锥形量热仪和扫描电镜(SEM)测试研究了DMPOSS对乙烯基酯树脂玻璃化转变温度、热稳定性和燃烧性能的影响。DSC测试结果表明:DMPOSS的加入能够明显提升乙烯基酯树脂的玻璃化转变温度。LOI测试结果表明:添加DMPOSS改性的乙烯基酯树脂的氧指数随DMPOSS含量的增加而逐渐升高。当添加15wt%DMPOSS时,乙烯基酯树脂的氧指数达到23.8%。锥形量热仪测试结果表明:DMPOSS的加入能够有效降低乙烯基酯树脂的热释放。当添加15wt%DMPOSS时,乙烯基酯树脂的热释放速率峰值降低了44.9%,总的热释放降低了30.4%。

关键词：乙烯基酯树脂含磷POSS 阻燃成炭复合材料

基于温度和频率的橡胶本构模型及减振器振动性能研究

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振动与冲击 2024年第16期43卷 256-262,294页

作者：段成红王福军罗翔鹏刘晶北京化工大学机电工程学院北京100029 航天材料及工艺研究所北京100076

随着我国航天事业的高速发展,特种电子通信设备等各类电子设备被广泛应用于航天器中。由于在发射过程中的剧烈振动,以及在太空中可能遇到的各种冲击和压力变化,这类电子设备的振动问题需重点关注,常采用橡胶减振器进行减振。针对橡胶减... 详细信息

随着我国航天事业的高速发展,特种电子通信设备等各类电子设备被广泛应用于航天器中。由于在发射过程中的剧烈振动,以及在太空中可能遇到的各种冲击和压力变化,这类电子设备的振动问题需重点关注,常采用橡胶减振器进行减振。针对橡胶减振器,首先考虑橡胶材料的频率相关性与温度相关性,推导了修正六参数分数导数模型;其次对带橡胶减振器的电子设备进行了正弦与随机振动试验;再次对结构进行有限元分析,并将有限元分析结果与试验结果对比;最后通过有限元分析预测不同温度的减振性能。结果表明,修正六参数分数导数模型能够较好地表征橡胶振动性能,且橡胶减振器具有良好的减振性能,但其减振效果随着温度降低而下降。

关键词：橡胶本构频率与温度振动有限元分析

航天用氟塑料/金属密封件模压工艺的数值模拟

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 87-98页

作者：楼爽马秀清任子初孔祥号安瑛北京化工大学机电工程学院北京100029 航天材料及工艺研究所北京100076

氟塑料/金属密封件在航天系统中应用广泛,氟塑料与金属间的连接质量决定了其密封效果,影响系统运行的可靠性。文中基于航天液氧阀密封件,分别简化得到氟塑料/金属密封件的压力场和温度场数值计算模型。对氟塑料填充燕尾槽过程中氟塑料... 详细信息

氟塑料/金属密封件在航天系统中应用广泛,氟塑料与金属间的连接质量决定了其密封效果,影响系统运行的可靠性。文中基于航天液氧阀密封件,分别简化得到氟塑料/金属密封件的压力场和温度场数值计算模型。对氟塑料填充燕尾槽过程中氟塑料的中心压力、燕尾槽周边压力及温度场进行分析,得到不同熔体温度时氟塑料的压力变化及不同初始熔体温度时氟塑料与金属模具的温度场变化。结果表明,氟塑料优先填充远离中心区域的燕尾槽外侧区域,最后填充靠近中心的燕尾槽内侧区域,导致燕尾槽区域的熔体压力场分布不均;各区域填充压力随熔体温度升高均有不同程度下降,结合实际加工情况,文中基于数值模拟方法对现有模压工艺进行完善,得到了模具压力从初始的2.2 MPa逐步提升至12.5 MPa的施压曲线。

关键词：氟塑料模压成型数值模拟燕尾槽

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