复合材料飞轮研究进展

利用飞轮贮能是工业中一项广泛采用的技术。近年来复合材料技术和磁悬浮轴承技术的发展为采用真空下磁悬浮轴承支承的复合材料飞轮超高速旋转来贮存能量提供了新思路 ,这两项技术的结合运用使飞轮的储能密度大幅度提高 ,为电动汽车和其它机械提供了一种无污染新能源。介绍了国内外复合材料飞轮的研究情况及广阔的应用前景     

边界条件对复合材料储能飞轮应カ及位移分布的影响

不同的边界条件对复合材料飞轮的应力、位移分布有着不可忽视的影响，和飞轮的储能密度也有相当的关系。针对复合材料和对称结构的特点，建立基于非均质各向异性弹性理论的计算模型，得到飞轮在工作转速情况下应力和位移计算的解析公式，给出了任一点的径向、环向应力及径向位移。并按照所建立的计算模型对飞轮的几何尺寸、转速对其应力、位移场的影响进行仿真计算，并对不同的边界条件对飞轮径向、环向应力和径向位移的影响进行比较。     

导弹舵面的复合材料设计与分析

针对导弹武器所追求的降低结构质量、提高有效载荷和战斗力的目标,将某型导弹金属舵面进行了复合材料化设计。通过工程算法对该舵面结构进行三向刚度的等代设计,初步给出适当的复合材料铺层方式。利用有限元法对初步设计复合材料舵面进行了计算分析并优化出最佳铺层方式。基于刚度、强度、稳定性设计要求,开展了舵面结构复合材料铺层及厚度等细节优化设计,给出了复合材料舵面结构尺寸及铺层角度。对比分析金属舵面与复合材料舵面,发现在刚度等效的情况下,强度满足要求,稳定性良好,重量减轻一半左右。     

颗粒复合材料颗粒相/基体相界面结合强度

就颗粒复合材料相界面结合强度的定义、影响因素及其对颗粒复合材料力学性能的影响等方面作了综述,指出了目前研究中存在的问题,提出了颗粒复合材料相界面结合强度研究的方案。     

大展弦比复合材料机翼结构优化设计剪裁

结构优化设计剪裁是减轻结构质量、提高设计品质和产品竞争力的重要手段。以某无人机复合材料机翼为例,采用复合材料结构优化设计系统COMPASS进行满应力设计,给出满足结构静强度约束条件(应力、应变)的结构件总体尺寸分布;在初步设计尺寸基础上,进行以结构质量最小为目标,以复合材料铺层厚度、铺层角度为设计变量的数学规划法优化设计,最终确定满足翼尖变形、自振频率、颤振速度、操纵效率等约束条件的结构件尺寸分布。结果表明,通过复合材料结构优化设计剪裁实现了对大展弦比复合材料机翼结构的静力、动力和气动弹性综合优化设计,有效缩短研制周期,提高了结构效率。     

复合材料栅格结构设计与分析方法研究

复合材料具有比强度高、比刚度高和可设计性强等许多优异特性。由碳纤维树脂基复合材料成型的栅格结构,通过斜向筋条进行传力,可在保证承载能力的同时显著降低结构质量,具有广泛的适应性,因此在国外航天器结构设计中得到了大量应用。设计了复合材料栅格结构的代表性叉型单元并开展了试验研究,同时创新性地提出了基于修正最大应力准则的复合材料栅格结构渐进损伤分析方法,分析结果与试验结果高度吻合,验证了该方法的准确性,为复合材料栅格结构的设计和分析工作提供了重要方法依据。     

铝基复合材料焊接研究述评

铝基复合材料的比强度和比模量比铝合金材料高,在航天飞机、军用飞机、卫星、太空望远镜和汽车发动机领域获得得应用,要很好地应用铝基复合材料,通常取决于这种材料本身与其它金属材料的连接能力,焊接技术是连接铝基复合材料的有效途径,本文重点论述美国铝基复合材料的传统的焊接方法,研究现状、存在的问题和解决途径。     

石墨/环氧航天器设备的设计、分析和试验

在1988—1989年度开展了一系列复合材料工程项目的(包括设计、分析、制造和试验)研制工作。本文扼要地介绍用于生产重量轻、成本低、零件数量最少的石墨/环氧航天器设备的方法,这种方法采用了同步工程技术,即使用计算机综合工程和制造技术(CIEM)。在证明了提高刚度,尺寸稳定性和降低成本的同时,较之铝合金结构,估计节省重量达20％。制造、分析和设计的密切配合生产出厂內运输损失最少的设备并促进了生产性对话。设计小组设计的结构满足了任务的要求并协调了系统的综合性.利用三维计算机图形扩充设计和制造技术(CADAM)的网格设计方法保证了几何形状的完整性并为分析、制造和试验提供了一种工程通用的数据库。分析人员利用有限元模型和闭式方法为最佳强度/刚度比规定了层压制品技术条件并大大地降低了所推导出的几何形状的结构危险。包括刚度、强度、动载和热冲击试验在内的全部结构试验项目证明设计准则是满意的。     

航空航天材料结构的现状和未来发展

对高性能飞机机身结构逐步扩大使用铝、钛和先进复合材料的情况和应用类型进行了评论。讨论了各种材料的优缺点和改进金属结构性能及费效比的新工艺。新工艺包括电子束(EB)焊、扩散连接(DB)、超塑成形(SPF)、同时超塑成形/扩散连接、热等均压(HIP)。钛基体内使用纤维作增强物有可能提高强度和韧性。本文叙述了先进复合材料结构的使用经验及未来发展的重要方向,例如BLATS(组合低成本先进钛结构)的设计方案,先进复合材料翼-身部件及系统综合。最后指出,材料必须最佳混合并要考虑工艺最佳化,隐身要求、新工艺研究及系统综合。     

基体特性对钨丝增强复合材料中剪切应力的影响

采用ANSYS程序计算研究脉冲加载下不同屈服强度、弹性模量基体对钨丝增强复合材料两相间剪切应力的变化特征。研究发现,在复合材料设计时应考虑基体力学特性对复合材料性能的影响。选择屈服强度高、弹性模量低的基体,可降低增强相钨丝中的剪切应力,在侵彻过程中有利于保持钨丝的完整性,从而提高侵彻能力。     

化学复合镀层的镀覆工艺

讨论了复合材料化学镀层的镀覆工艺及其影响因素,指出镀液的组成、操作条件对镀层形成的作用,探讨镀层复合机制。     

激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究

为了提高铝合金摩擦构件的耐磨性能,运用激光熔覆技术在铝合金表面制备了Ti B2颗粒增强镍基合金(Ti B2/镍基合金)复合涂层,分析了其微观组织结构,研究了其在干摩擦和海水介质中的摩擦磨损行为与机制。结果表明:复合涂层中均匀分布有Ti B2增强相,并含有Ti B、Ti C、Cr B和Cr23C6等反应生成硬质相,显微硬度达到855.8HV0.5,是铝合金母材的6.7倍;不同环境介质中,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均较镍基合金涂层和铝合金母材显著降低;干摩擦条件下,复合涂层的磨损机理以微观切削磨损为主,并伴有一定的硬质颗粒剥落;海水环境中,复合涂层的磨损机理转变为微观切削磨损和点蚀腐蚀磨损。     

高效毁伤注装药工艺技术

为加强我国炮兵弹药的高效毁伤能力,对大口径弹高效毁伤注装药工艺技术进行研究。介绍改性B炸药性能、注装药工艺试验、检验和生产性分析,并经多批生产进行了可行性验证。生产实际证明:我国大口径炮弹注装改性B炸药后,综合威力提高40%以上,具有一定的军事效益。     

水下发动机复合壳体一体化设计技术

介绍了水下发动机复合壳体一体化设计新技术,对其耐外压性能进行了仿真计算,并对发动机尾罩耐压性能和防渗性能进行了试验验证。结果表明,水下发动机可以采用以玻璃钢为主体材料的一体化复合壳体,在有效减小发动机质量和体积的同时实现水下密封,可广泛应用于水下高速航行器设计。     

Si、Mg对原位铝基复合材料中增强体Al_3Ti形貌的影响

研究了 Al3Ti/ ZL 10 1原位复合材料的制备工艺对增强相 Al3Ti形貌及力学性能的影响。并对所制备材料的显微组织、相结构及增强相的分布进行了比较深入的研究。研究结果表明 ,制备工艺对原位复合材料中增强体的尺寸及材料的力学性能有显著影响 ;增强相 Al3Ti的平均尺寸为 0 .5μm左右 ,均匀弥散地分布于α- Al晶粒内部     

成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合薄膜摩擦学性能的影响

本研究利用钻削、切削实验及XPS测试等手段考察了非平衡纳米复合等离子体镀膜技术中成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合涂层的摩擦学性能及其理化性能的影响.实验发现靶距、沉积气压及Ti添加剂含量等参数的变化对复合涂层的成分和性能产生了明显的作用.结果表明,通过调整选择合适的工艺参数,可以得到较高耐磨寿命的TiN-MoS2/Ti复合涂层.     

巡飞弹复合材料弹翼结构减重优化设计

复合材料弹翼是为巡飞弹提供升力的重要结构部件,其减重设计是巡飞弹结构设计中的难点.文中以巡飞弹复合材料弹翼结构为研究对象建立有限元模型,并基于OptiStruct复合材料多级优化的功能,在刚度、强度及复合材料铺层工艺等约束边界条件下,通过对弹翼上下蒙皮和翼梁分级优化,最终使得大展弦比巡飞弹碳纤维复合材料弹翼结构减重达61%.     

碳纤维表面涂层的制造方法与功用

论述了碳纤维表面涂层的方法,分析了各种涂层方法的优缺点与适应范围。聚合物涂层法、溶液还原法、表面接枝法可提高碳纤维与树脂基体间润湿性,而电镀法、化学镀法、金属浴法、Sol-Gel法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子喷涂法都是为了改善碳纤维与金属基体间界面的碳纤维涂层方法;其中由金属浴法制造的涂层碳纤维增强复合材料性能不高,从而使其使用受到限制;而等离子喷涂法工艺尚不成熟,PVD与CVD法是制造碳纤维表面涂层最有前途的方法。     

金属基复合材料中纤维增强体涂层的研究现状

纤维是性能优异的增强体,普遍运用于增强金属基复合材料。基体与纤维之间的界面结构和性能对金属基复合材料的力学和物理性能起显著的影响。表面涂层技术能改进界面结构,是提高复合材料性能最为有效的途径之一。综述用于增强金属基体的几种重要纤维:C纤维、SiC纤维、W纤维等的表面涂层处理技术以及对金属基复合材料的界面、综合性能的影响,指出纤维涂层技术的研究方向。