橡胶复合靶板抗射流的侵彻防护效能实验研究

采用φ56 mm破甲基准弹来固定射流参数,通过DOP实验,研究了不同夹角、不同夹层厚度和不同夹层材料情况下橡胶基复合装甲抗射流侵彻的空间防护能力、质量防护能力和差分防护能力,通过X光观察了射流侵彻复合装甲后射流断裂和变形情况.分析了倾角、橡胶夹层厚度和夹层材料对复合装甲抗射流侵彻性能的影响原理,结果表明,橡胶复合装甲在...     

陶瓷橡胶复合装甲防护性能影响因素研究

为研究倾角和复合靶板各层厚度变化对陶瓷橡胶复合靶板防护性能的影响,通过优化对比网格划分疏密程度,获得与实验较接近的仿真结果,在此基础上,对倾角或复合各层靶板厚度不同时聚能射流侵彻陶瓷复合靶板的过程进行数值模拟仿真研究。结果表明:随着倾角的增大,陶瓷橡胶复合靶板对聚能射流的扰偏作用越明显,射流剩余速度越低,偏转角越大,复合靶板的防护性能越强;当复合靶板各层厚在3~5 mm内变化时,利用正交试验的方法得到面板厚为5 mm、夹层厚为3mm和背板厚为5 mm,复合靶板的防护性能相对较强。     

丁羟包覆层力学特性及本构模型研究

包履层是固体火箭发动机装药的重要组成部分,其力学行为影响着装药结构的完整性。为研究丁羟橡胶包覆层的拉伸力学性能,采用单轴拉伸实验方法拟合获取了Neo-Hookean、Yeoh、Mooney-Rivlin及Ogden超弹性本构模型的本构参数,对比分析了各模型对丁羟橡胶包覆层的适用性和精度。结果表明:丁羟橡胶包覆层具有显著的超弹特性,Neo-Hookean模型难以预示有限变形下丁羟包覆层的非线性特性,Yeoh模型可反映较大应变时的力学行为,而Mooney-Rivlin和Ogden模型可准确描述丁羟包覆层的力学特性,可应用于药柱/包覆层结构完整性的分析。     

橡胶轴承静态和冲击刚度特性研究

水润滑橡胶轴承作为舰船推进轴系艉部支承形式已得到广泛应用。目前国内外对橡胶轴承静态和冲击刚度特性的掌握仍不充分。从橡胶材料本构模型出发,从理论上研究了橡胶轴承的静态载荷-变形关系和冲击载荷作用下轴承恢复力-变形的关系。利用材料伺服加载试验机和跌落式冲击台对橡胶轴承进行了轴承静态和冲击试验,获得了轴承的静态和冲击刚度特性。将实验结果与理论分析结果进行了对比,两者具有较好的一致性。     

陶瓷橡胶复合靶板抗射流侵彻仿真研究

运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了对聚能装药射流侵彻陶瓷橡胶复合靶板的3D有限元模型。分析了在不同倾角下,不同厚度橡胶夹层构成的陶瓷橡胶复合靶板对射流能量吸收的影响。结合质量防护系数、空间防护系数和差分防护系数对复合靶板的防护效能进行了分析。结果表明:倾角的变化对陶瓷橡胶复合靶板抗射流侵彻性能影响较大,而橡胶夹层厚度的变化对复合靶板抗射流侵彻性能影响较小。随着倾角的增加,复合靶板的防护性能增加,在60°～68°范围内,复合靶板的防护性能基本不变。     

橡胶夹布膜片损伤声发射信号的小波识别

橡胶夹布膜片在安装过程中,因材料性能和安装因素,都会导致膜片的内部损伤,包括内部纤维的断裂、橡胶的剪切破坏。利用刀片在钢板上的摩擦来模拟密封过程中的部件摩擦,用刀片划割橡胶膜片导致膜片纤维断裂和膜片剪切破坏来模拟在膜片安装过程中橡胶膜片的损伤。通过声发射检测获得了两种情况下的声发射典型信号,并利用小波变换,对信号进行了时频域分析。结果表明这两种情况下的声发射信号在特定的连续小波变换下,在频率分布、能量分布、持续时间等方面具有明显的不同特征,可以利用这些特征对含纤维橡胶膜片在安装和使用过程中的损伤模式进行识别。     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

基于硬度-弹性模量实测关系的镀层硬度数值模拟与优化

采用ANSAYS有限元法对材料的硬度进行直接数值模拟,输入参数中无硬度参量。利用纳米显微力学探针技术确定Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和弹性模量之间的定量关系,用材料弹性模量的变化来反应硬度的变化,以镀镍层在受压状态下的应力分布分析为例,实现ANSYS软件对材料硬度的有限元数值模拟,对Ti6Al4V合金表面镀Ni层的硬度和厚度进行优化设计。结果表明,对于钛合金表面电镀纳米镍工艺,镀镍层硬度不宜超过448HV0.05;当镀镍层的硬度为439HV0.05时,合适的镀镍层厚度为1.5mm左右。     

动态冲击荷载作用下橡胶材料吸能率分析

橡胶材料作为一种高分子复合材料,具有很好的减震吸能特性,在防护结构设计中通常作为重要的吸能减震材料。采用改进的SHPB试验装置,对3种不同配比的橡胶材料进行了试验研究,结果表明:橡胶的应变率效应十分明显,橡胶的硬度是影响吸能率的重要因素。     

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明：弹头壳用钢在低硬度范围内（161~227HV0.2）,随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低（约11%）,700 ℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢（223HV0.2）中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700 ℃高 温时摩擦系数可降低23%~34%,有效地减轻了Cr层磨损。     

加工电流对线切割加工5Cr5WMoSi摩擦性能的影响

利用几组生产中常用的加工电流参数加工5Cr5WMoSi工具钢,测量表面硬度、表面粗糙度的变化,观察表面和截面的显微组织并分析其对摩擦磨损性能的影响。结果表明:电火花线切割加工5Cr5WMoSi工具钢时用1.5 A的加工电流可以获得内部结构紧凑致密的重铸层,表面粗糙度Ra达到2.24,相对于基体材料,表面硬度提高3.98%达到696.4HV,摩擦因数下降4.05%,达到0.71;相对于3.0和4.5 A加工电流,加工表面在摩擦磨损试验中的磨痕轮廓更平滑,摩擦磨损性能更优良。     

42CrMo钢激光淬火组织和硬度的研究

采用YLS-3000型光纤激光器对42CrMo钢进行表面熔凝淬火处理,通过金相显微镜、扫描电镜及维氏硬度计的观察与检测,分析淬硬层组织、硬度、深度及其与激光工艺参数之间的相互关系。结果表明,淬硬层深度随激光功率的增大和扫描速度的降低而增大,随激光功率的减小和扫描速度的增加而减小,而硬度的变化不大。激光熔凝淬火后表层出现深约0.3 mm的熔化区,其硬度比内侧稍低,淬硬层深度可达2 mm以上,硬度约为660HV,但熔化区域中心会出现不均匀的变形,进行熔凝淬火时需预留0.2 mm的加工余量。     

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。     

导弹无依托发射场坪极限承载力影响因素敏感性分析

为评估发射场坪的强度稳定性,提出研究发射场坪的极限承载力快速评估技术。在分析地基承载力计算模式的基础上,分析计算内聚力、内摩擦角以及上覆层厚度对极限承载力的敏感度,给出作业场坪极限承载力随敏感参数变化的规律;同时设计正交试验模型,并对承载力影响因素的敏感性做出合理分析。分析结果表明:上覆层和地基土体内聚力取值的变化对地基极限承载力的敏感性受内摩擦角取值影响,内摩擦角越小,内聚力敏感系数越大;上覆层厚度变化对承载力敏感性系数受土体内摩擦角取值的变化影响较小;土体内摩擦角取值变化对极限承载力的影响明显高于上覆层厚度变化以及内聚力变化对承载力的影响。     

粒子侵蚀条件下硅橡胶复合材料烧蚀特性研究

为研究粒子侵蚀条件下硅橡胶复合材料的烧蚀规律和特性,采用一种可调节射流和粒子浓度的氧气-煤油燃气发生器,开展了烧蚀角度为15°~45°、粒子质量浓度范围为0~3.69%条件下的烧蚀试验,获得了粒子侵蚀对烧蚀率的影响规律。通过对试样的宏观形貌和微观结构进行分析,并结合热红联用试验,分析了硅橡胶复合材料的烧蚀特性和烧蚀过程。研究结果表明：粒子浓度对硅橡胶复合材料的烧蚀率有显著影响;随着粒子浓度的增加,质量烧蚀率急剧增大;随着烧蚀角度的增加,线烧蚀率增加、质量烧蚀率降低;硅橡胶复合材料烧蚀后形成炭化层、热解层、基体3层结构;材料热分解温度范围约为516~710 ℃,主要产物是环己烷以及少量CO₂和H₂O;粒子侵蚀破坏了表面炭化层结构的完整性,引起试样表面质量迁移,并促进了材料内部的热分解。     

奥氏体不锈钢低温气体渗碳过程中温度对渗碳层的影响

利用扫描电镜、电子探针、显微硬度计、CS电化学工作站研究AISI316奥氏体不锈钢经低温气体渗碳处理后渗碳层显微组织及力学特性的变化。结果表明,在450,470,500 ℃温度条件下,在AISI316奥氏体不锈钢表面获得10~33 μm的硬化层,随温度的不同,渗层深度、硬度梯度、耐蚀性能呈现不同的变化规律。     

载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能影响研究

用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了高硬度含Cr碳膜。分别用压入法和划痕法测定了薄膜的结合强度。薄膜厚度用球坑法表征。用显微硬度计测定了薄膜的努氏硬度。在不同载荷条件下,用Ball-on-disc球盘磨损试验机研究了薄膜的摩擦系数、比磨损率的变化规律。分析讨论了载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能的影响。结果发现：随着载荷的提高,对磨钢球时薄膜的摩擦系数呈下降趋势．对磨损轨迹和对磨球磨损表面的扫描电镜（SEM）观察发现存在转移膜现象。对磨球磨损表面的EDX分析结果进一步证明了转移膜的存在。文中还对含Cr碳膜磨损机理进行了分析和讨论。用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了高硬度含Cr碳膜。分别用压入法和划痕法测定了薄膜的结合强度。薄膜厚度用球坑法表征。用显微硬度计测定了薄膜的努氏硬度。在不同载荷条件下,用Ball-on-disc球盘磨损试验机研究了薄膜的摩擦系数、比磨损率的变化规律。分析讨论了载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能的影响。结果发现：随着载荷的提高,对磨钢球时薄膜的摩擦系数呈下降趋势．对磨损轨迹和对磨球磨损表面的扫描电镜（SEM）观察发现存在转移膜现象。对磨球磨损表面的EDX分析结果进一步证明了转移膜的存在。文中还对含Cr碳膜磨损机理进行了分析和讨论。     

不同基材复合粉末渗锌工艺应用

基于不同底材材料对复合粉末渗锌工艺的优化设计进行了深入研究.结果表明:在不同基材及特种车辆工程连接件上,通过优化复合粉末渗锌的工艺参数,将渗锌过程温度精确优化到350℃,保温时间减少至120~150 min,能够达到渗锌层完整均匀,渗锌后硬度不但在要求的范围内,而且波动性小,同时能够实现特种车辆连接件渗锌层厚度15~32μm,渗锌层表面硬度>220HV,与基体结合强度良好;满足端联器中频淬火区在渗锌后的硬度≥HRC45.提高了零部件在恶劣环境下寿命.