结构参数对CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板低速冲击性能的影响

针对碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）蒙皮-铝蜂窝夹层结构,使用半球头式落锤冲击试验平台进行了低速冲击载荷下蜂窝芯单元尺寸对夹层板冲击性能影响的试验探究,并基于渐进损伤模型、内聚力模型和三维Hashin失效准则,在有限元仿真软件ABAQUS中建立了含蒙皮、蜂窝芯、胶层的CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板精细化低速冲击仿真模型,仿真结果与试验结果吻合较好。利用该数值模型进一步探究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯壁厚等结构参数对于蜂窝夹层板低速冲击吸能效果的影响。结果表明:增大铝蜂窝芯的单元边长,会减小蜂窝夹层板的刚度,提升夹层板的吸能效果;芯层高度对夹层板的刚度及抗低速冲击性能影响较小;增大蜂窝夹层板的蒙皮厚度,可以提高夹层板的刚度,但会降低夹层板的吸能效果;增大蜂窝芯的壁厚,可以提高夹层板的刚度和抗低速冲击性能。      

金属蜂窝板参数对其传热性能的影响

采用ANSYS有限元方法模拟金属蜂窝板的传热性能,并采用控制变量法和极差分析法研究了金属蜂窝板参数对其传热性能的影响。利用Swann&Pittman经验公式对蜂窝板传热模型进行验证,并深入研究蜂窝板参数对其传热性能的影响。结果表明:公式计算结果和模拟结果十分吻合,本实验建立的模型是合理的;增加蜂窝芯边长和蜂窝芯高度会降低当量热导率,而蜂窝芯厚度、上下蒙皮厚度及内表面发射率的增加会加大当量热导率;随着施加热流密度的增加,蜂窝芯厚度和下蒙皮厚度对当量热导率的影响几乎不变,而蜂窝芯高度、蜂窝单元边长、内表面发射率及上蒙皮厚度会加大对当量热导率的影响,而且各参数对当量热导率影响大小的排序会随着施加热流密度的改变而变化。     

正方形蜂窝芯材共面冲击力学性能

目的研究正方形蜂窝芯材在共面冲击载荷作用下的力学行为。方法借助于有限元软件ANSYS/LSDYNA,建立了相应基于单元阵列的有限元模拟和分析方法。结果随着冲击速度的增加,正方形蜂窝表现为不同的变形模式,其冲击响应的力-位移曲线包含了具有明显不同特征的4个阶段,对于给定结构参数的正方形蜂窝样品,在不同冲击速度下会呈现出不同的变形模式。计算出了不同冲击速度下不同壁厚边长比的正方形蜂窝芯材的动态峰应力。结论正方形蜂窝芯材的动态峰应力,是其静态峰应力和因惯量引起的峰应力增量之和;静态峰应力与正方形蜂窝芯材的相对密度成正比,峰应力增量与冲击速度的平方成正比,而相对密度又取决于壁厚边长比。最后拟合得到了动态峰应力关于壁厚边长比和冲击速度的经验公式。     

工字梁型蜂窝芯材共面冲击性能的有限元模拟

目的研究双壁厚工字梁型金属蜂窝芯材的共面冲击性能。方法借助有限元软件Ansys/LSDYNA,建立工字梁型蜂窝芯材的有限元模型,并进行CAE分析。结果在不同冲击速度下,工字梁型蜂窝芯材表现出不同的变形模式。当工字梁型金属蜂窝芯材的其他结构参数固定时,其共面动态峰应力与冲击速度的平方成线性关系;当冲击速度一定时,其共面动态峰应力与壁厚边长比成幂指数关系。同时,拟合得到了工字梁型金属蜂窝芯材共面动态峰应力关于壁厚边长比和冲击速度的经验计算公式。结论工字梁型蜂窝具有优良的结构和吸能能力,研究工字梁型蜂窝的冲击性能具有重要的科学研究和工程应用价值。     

多孔火山岩超高速撞击蜂窝夹层板试验研究

为研究航天器蜂窝夹层结构的超高速撞击防护性能,采用轻质多孔火山岩弹丸模拟微流星体,进行超高速撞击试验,研究蜂窝夹层板的损伤特性。结果表明:采用硅橡胶垫片,结合弹托使用,可实现轻质、脆性火山岩弹丸的超高速完整发射;在火山岩弹丸超高速撞击条件下,蜂窝夹层板主要发生正面蒙皮穿孔、蜂窝芯层坍塌、背面蒙皮花瓣开裂、脱胶等损伤模式;正面蒙皮穿孔直径随弹丸直径的增大而增大;蜂窝芯层坍塌面积和背面蒙皮损伤面积不仅与冲击能量、弹丸直径相关,还与冲击位置相关。     

斜方形蜂窝共面冲击力学行为

目的在不同速度的共面冲击载荷条件下,获取不同壁厚边长比的斜方形蜂窝芯材的动态性能力学参数。方法建立有限元分析模型以及简化的能量吸收模型,以评估斜方形蜂窝芯材共面方向上的力学性能。结果在冲击速度从低到高逐渐增大的过程中,局部坍塌、"V"字形过渡和"一"字形坍塌等变形模式先后出现,对其进行了详细的描述和展示。结论在不同壁厚边长比下,当其余结构参数固定时,动态峰应力与冲击速度的平方成线性关系;在不同冲击速度下,其余参数固定时,动态峰应力与壁厚边长比成幂指数关系。通过对数值结果的物理分析和讨论,提出了关于冲击速度与动态峰应力的关系的经验公式。     

蜂窝金属夹芯板重复冲击动态响应研究

蜂窝金属及其夹芯结构是一种物理功能与结构一体化的新型轻质高强结构,广泛应用于结构轻量化与碰撞冲击防护领域。采用ABAQUS非线性有限元软件建立了蜂窝金属夹芯板(honeycomb sandwich panel,HSP)结构动态冲击数值仿真模型,数值仿真计算结果与文献实验结果吻合较好,验证了数值仿真模型的正确性。在此基础上,开展了重复冲击载荷作用下蜂窝金属夹芯板结构动态响应研究,得到了重复冲击力时程曲线、动态变形时程曲线、冲击力位移曲线以及最终挠度,分析了冲击能量、蜂窝壁厚以及上、下面板厚度分配对蜂窝金属夹芯板结构重复冲击动态响应的影响规律。研究结果表明,重复冲击载荷作用下蜂窝金属夹芯板结构上、下面板弯曲变形以及蜂窝芯层压缩变形逐渐积累,蜂窝芯层薄壁结构逐渐达到密实化,结构抗弯刚度逐渐上升,变形增量逐渐减小,结构整体能量吸收率下降。通过调节蜂窝壁厚和上、下面板厚度分配可以显著调节蜂窝金属夹芯板结构重复冲击动态响应与能量吸收性能。     

蜂窝芯横向面内压缩平台应力研究

目的考虑到蜂窝芯斜向孔壁发生折叠的能量耗散机制,建立基于孔壁折叠的平台应力表达式。方法首先从理论上分析蜂窝芯变形单元水平固定塑性铰的能量耗散情况,然后对不同厚跨比条件下的蜂窝纸芯进行横向面内压缩试验,得到平台应力,最后将试验结果与Gibson&Ashby模型以及文中模型进行对比。结果蜂窝胞壁厚度与蜂窝胞元边长之比对平台应力有一定的影响,蜂窝芯面内压缩平台应力与胞壁厚度和蜂窝胞元边长之比的平方呈正比关系。由对比结果可知,文中模型理论值与平台应力试验值更加吻合。结论揭示了蜂窝芯横向面内压缩的能量耗散机制,平台应力表达式可用于多种材料的双壁厚蜂窝面内压缩力学性能的评估,具有一定的普适性。     

热塑性蜂窝板的平压性能分析

为了解热塑性蜂窝板的平压性能,先分析热塑性蜂窝板的平压变形机理,得到平压强度公式,进而分析结构参数和环境温度对蜂窝板平压强度的影响。蜂窝板平压试验结果与理论分析一致。随着蜂窝芯孔径比、边长、高度的增加,平压强度减小;随着壁板厚度增加,平压强度增加。     

基于ANSYS11.0的蜂窝纸芯静压特性研究

通过对蜂窝纸压缩破坏过程的分析,建立蜂窝纸芯压缩力学模型及临界载荷的计算方法。利用AN-SYS11.0对不同边长的Nomex蜂窝芯的压缩进行了模拟,得到了不同位移载荷下芯纸的变形特点及应力分布图。结果表明,蜂窝纸的结构参数(特别是纸芯边长)对蜂窝纸芯的承载能力有很大的影响。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Estimation of potentialities of methods of summation of direct measurement errors

Conventional methods for summation of direct measurement errors are considered. Conditions under which these methods provide consistent results are stated. It is proposed to utilize for characteristic of the total error, its interval estimator or the half-sum of the value obtained by adding up its arithmetic and geometric random errors.Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 4, pp. 10–12, April, 1995.     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

Characteristics of mechanical properties of materials in studies of conditions of attainment of marginal states

It is shown that conditions of attainment of marginal states in the material of structural components are formulated on the basis of analysis of force and deformation criteria of formation and development of destruction. The parameters of these criteria are data on types of structural materials, standard and special characteristics of their mechanical properties, structural forms of considered elements of the equipment, and their operating stress loading. In this case, the construction of a system of state equations for describing interrelation of current damage, external actions, and responses to them is based on the concept of calculating variations in properties of materials at all stages of the design life cycle.     

Determination of parameters of microstructural inhomogeneity of deformation of metals by the method of modeling

The article suggests a method of evaluating the microstructural inhomogeneity of deformation of metals by modeling. The method includes the measurement of deformations of metal according to meshes of a dividing grid with small base and the calculation of the distribution parameters of microdeformations in model representation. It is shown that the modeling method makes it possible objectively to evaluate the microinhomogeneity of deformation of metals independently of the chosen mesh size of the dividing grid. New structural characteristics are introduced: the base and wave of variation expressing the degree of crumbling or amalgamation of metal grains by inhomogeneity of deformation.Translated from Problemy Prochnosti, No. 7, pp. 40–44, July, 1991.     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。