蜂窝夹套流动与换热的数值模拟及其结构优化

基于标准k-ε湍流模型并辅以壁面函数法,对蜂窝夹套内流体流动与传热进行了三维数值模拟。计算结果与试验结果误差在10%以内,证明了该模型的可靠性。采用正交设计及因素分析法对蜂窝锥度、蜂窝间距、蜂窝高度、蜂窝直径及蜂窝排列形式等结构参数对蜂窝夹套热力性能的影响进行研究,并依据方差分析结合响应面法对结构因素进行优化组合。     

曲率蜂窝夹层结构零件制造技术研究

本研究以曲率蜂窝夹层结构零件为研究对象,针对高密度蜂窝成型能力差的特点,确定研究内容主要为零件固化形面变形、蜂窝夹芯铺叠和固化成型质量等.基于主要研究内容,从成型模具的选择与设计、蜂窝夹芯的分块与连接、降低固化压力、固定防滑带和蜂窝芯强化方法等方面进行研究,解决了零件固化变形、形面下陷区域的铺叠与成型、高密度蜂窝夹层的...     

低密度微孔PS泡沫塑料的研制

在现代生产和日常生活中,泡沫塑料已广泛应用于各个领域.但常规生产的泡沫塑料由于孔径尺寸过大,蜂窝分布不均匀,无法用于制备激光聚变靶.在70年代中和80年代初,曾有人分别研制了蜂窝大小为1～2μm、密度为0.05g/cm~3的聚四甲基戊烯—1和葡聚糖泡沫塑料,这些泡沫塑料已用作激光直接驱动多层靶内、外推进层间的缓冲层和内爆球的支撑材料.1985年美国一国家实验室又开始研制蜂窝大小为2～3μm、微孔尺寸为1μm、密度为0.05g/cm~3,可进行机械加工、耐辐射、液态氢湿润率高的PS泡沫塑料,现已用作冷冻DT(氢同位素氘和氚)的载体.     

蜂窝夹层共形承载天线结构剪切性能的试验与模拟

对玻璃钢蜂窝夹层共形承载天线结构设计了常温面内剪切试验,采用三明治夹芯板理论和分离式实体建模方法,利用ABAQUS软件建立其与试验相符的有限元模型,并基于各向异性材料最大应力准则,使用USDFLD定义蜂窝芯失效准则。结果表明:试验获得了此类结构关键性的剪切强度和刚度数据;模拟方法能准确地模拟结构的刚度和强度,从而验证了此类结构在面内剪切载荷下的适应性,为此类结构的使用提供了参考数据,也为此类结构提供了一种较为准确和可靠的模拟计算方法。     

复合材料蜂窝夹层板弹性常数测试及进展

本文介绍了软夹芯夹层板(例如铝金属蜂窝、复合材料蜂窝等)全部横向刚度弹性常数(弯曲刚度D_x、D_y,剪切刚度C_x、C_y,弯曲泊桑系数μ_x、μ_y和扭转刚度D_K)的系列梁式测试方案的理论基础、相互关系及发展过程。并通过实验,推荐介绍测定复合材料蜂窝夹层板主要参数弯曲和剪切刚度的最佳测试方案。     

雷达罩变厚度蜂窝展开加工的几何学方法

高性能宽频带雷达罩的三维变厚度蜂窝通常由三维模具及五轴机床进行加工,这种方法周期长,费用大,且不灵活。本文采用的方法是,先将雷达罩三维空间曲面离散成窄带面,再把窄带面离散成一系列的三角形面,然后利用蜂窝材料在面内易于变形的特性,用数学展开方法结合平面等面积变形方法,把三维空间带状曲面族展开成平面形状,使每个空间曲面上的点都有对应的平面上的点,原来三维加工时需要的(X/Y/Z/T)四个自由度,经过本文的变换,成了(X*/Y*/T)。这样降低了对加工设备及加工工装的要求,也增加了维修条件下变厚度蜂窝芯加工的灵活性,节约了加工的时间和费用。     

一种新型蜂窝密封的封严特性

为提高蜂窝密封的封严特性,改善转动机械的工作效率,本文在传统蜂窝密封基础上通过改变蜂窝的排列方式得到了一种新型蜂窝密封。采用ANSYS CFX软件对新型蜂窝密封和传统蜂窝密封内的三维流动情况进行了数值模拟,并引入泄漏系数,对这两种蜂窝密封在密封间隙、芯格直径、芯格深度、蜂窝壁厚、压比和转速变化时的封严特性进行了对比分析。结果表明：新型蜂窝密封在大压比、薄壁厚和小间隙下比传统蜂窝密封更具封严优势;当蜂窝密封的芯格直径为3.2mm时,新型蜂窝密封比传统蜂窝密封的泄漏系数减少了7.1%;改变蜂窝芯格深度,新型蜂窝密封的封严特性优于传统蜂窝密封。特别是当转速增加时,新型蜂窝密封内的周向漩涡更稳定,能量耗散更强,泄漏系数更小,密封效果更好。     

雷达罩产品外型的反演算法

宽频带雷达罩设计经常从气动外型通过电性能设计得到蜂窝夹层厚度为变厚度的雷达罩的内型。加工后雷达罩成型阳模往往与产品的内型相比产生偏差,从而导致电厚度的不准确。从有偏差的阳模外型出发,通过雷达罩内型面点处的法线、位置角度及相关点附近的厚度函数,形成将内型面点处的法线转换成外型面对应点处的法线的转换矩阵,通过反演循环逐步逼近外表面的数据点。随着循环的进行,转换矩阵的数值及相应点的坐标数值将逐步稳定,当相邻两次矩阵及坐标值变化满足精度时,则循环终止。利用循环终止时的外型面点的坐标、法线及变厚度蜂窝的厚度公式,便可得到夹层结构雷达罩的内外层蜂窝外型面。这样,在模具有偏差时,也能得到符合电厚度要求的雷达罩结构。     

树脂基复合材料蜂窝夹层结构修补技术研究

为了降低复合材料蜂窝夹层结构件制造成本及延长其使用寿命,修理技术是必不可缺的.本文主要针对面芯脱胶复合材料蜂窝夹层结构进行了平拉、侧压和疲劳试验,为修补提供依据;同时根据不同修理方法和材料体系对复合材料蜂窝夹层结构修理技术进行了研究.结果表明,复合材料蜂窝结构件受损后的修理问题基本可以得到有效地解决     

三相组合泡沫材料

本文所研究的三相组合泡沫材料,是由环氧树脂基体和两种不同直径的蜂窝组成。小蜂窝由直径为20～200μm的玻璃微珠构成,大蜂窝由平均直径是小蜂窝的10～100倍的球形结构组成。两种蜂窝合理地组合,有效地降低环氧树脂的百分含量,研制成一种密度为0.5g/cm~3的三相组合泡沫材料。     

蜂窝夹芯塑料板材发展现状与室内空间装饰工程应用

从蜂窝夹芯塑料板材发展现状和其在室内空间装饰工程应用两方面进行研究,研究表明,蜂窝夹芯材料在航空、交通运输(火车、汽车、赛车等)、建筑等领域都得到了很好的应用和发展。研究表明,蜂窝夹芯塑料板材具有良好的保温隔热性能和防火安全性能,并且蜂窝夹芯塑料整体性和设计性强,能够很好地应用于室内空间装饰工程。     

多孔纤维填充芳纶蜂窝夹层结构吸音隔音性能研究

为了提高芳纶蜂窝夹层复合材料的吸音降噪性能,在蜂窝夹芯中填充PET多孔纤维和PP纤维混合吸音材料,研究了蜂窝高度、多孔纤维填充量、蒙皮开微孔等对蜂窝夹层结构吸音系数(SAC)和传声损失(STL)的影响。结果表明:填充吸音棉、蒙皮开孔可有效改善复合材料夹层结构的吸音性能。在中高频段(0.8 kHz～2.5 kHz)内,当纤维材料在蜂窝夹层结构中的填充量为300 g/m~2时,SAC的峰值为0.84,提高了0.16,但纤维材料对结构STL的影响较小;蒙皮开微孔,有利于发挥微穿孔板的吸声作用和多孔纤维的吸音效果,SAC大幅度提高。     

蜂窝预成型法制造蜂窝夹层结构件

采用蜂窝预成型方法制造了蜂窝A夹层结构制件,通过对外观、厚度、平拉强度和内部质量的检测,结果表明,蜂窝预成型方法能够有效地解决制件因成型压力过大而导致的蜂窝芯侧向塌陷问题,是一种非常有效的工艺方法。     

民用客机大型复合材料蜂窝夹芯尾缘胶接技术研究

本论文以民用大型复合材料尾缘为研究对象,创新研制双曲面蜂窝数控切削及检测一体化工装,确保加工与检测基准的一致性,提高了蜂窝检测的可靠性;研制的蜂窝芯实现表面平整度在±1.25mm内;蜂窝芯分段处阶差≤0.15mm;蜂窝零件装配型面精度±0.15mm。开展次级零件及胶接组件复合材料工装热分布分析,合理选取固化参数;首次采用楔形活块工装设计,对窄腔薄壁复合材料蒙皮变形进行补偿,实现窄腔薄壁蒙皮高质量成型。成型蒙皮的外形尺寸轮廓度为0.2,薄壁窄腔蒙皮窄腔处U型位置厚度公差≤±2%;成型后薄壁窄腔蒙皮孔隙率≤1%;民用客机大型复合材料尾缘的成功研制,对于推进复合材料胶接技术水平,推动复杂大型复合材料整体构件的应用意义重大。     

高温环境下蜂窝夹层结构埋件拉脱性能研究

介绍了常温环境下和高温环境下蜂窝夹层结构埋件拉脱性能的试验和结果,对比分析了高温环境对埋件拉脱性能的影响。结果发现,埋件在受法向拉脱力时,高温环境中承载力下降为常温的8%左右,且失效模式也发生了变化,由常温的蜂窝芯剪切破坏变为面板与蜂窝芯脱粘破坏;埋件在受面内拉脱力时,常温环境和高温环境下埋件分别呈现出了两种典型的失效模式,常温环境中失效模式为面板压缩破坏,高温环境中失效模式为面板皱褶失稳破坏,且拉脱力降为常温的28%左右。     

铃形柔性芳纶纸蜂窝成型方法研究

通过对铃形柔性芳纶纸蜂窝孔格形成规律和成型工艺研究，得出在成型温度T₃℃、成型压力P₃ MPa、涂胶速度v₂ m/min时，可连续成型出型面规则的曲面芳纶纸。经过后续蜂窝制备后，得到的铃形柔性芳纶纸蜂窝性能满足赫氏相应规格要求。     

耦合边界条件下蜂窝陶瓷传热及气体流动特性的数值模拟

通过建立蜂窝陶瓷传热及气体流动的三维非稳态模型,运用计算流体力学(CFD)软件,在耦合边界条件下对蜂窝陶瓷的工作过程进行数值模拟,得到了启动过程中蜂窝陶瓷热端和冷端的气体温度及压力变化规律,以及稳定工作期内蜂窝陶瓷内气体温度、速度和压力的分布规律。为采用蜂窝陶瓷作为蓄热体的高温空气燃烧技术的开发提供了一定的理论依据和指导。     

EPP泡沫填充对铝蜂窝压缩性能的影响研究

采用准静态轴向压缩实验和有限元仿真相结合的方法,对EPP泡沫(聚丙烯塑料发泡材料)填充对铝蜂窝结构压缩性能的影响开展了研究。实验发现,相对空铝蜂窝,EPP泡沫填充铝蜂窝结构的峰值力、平均抗压强度和吸收能量分别提高了1.9%~43.33%、46.59%~179.53%和46.26%~179.04%。并且相对空铝蜂窝与单独EPP泡沫之和,泡沫填充结构的平均抗压强度和总吸能分别提高了2%~23.5%和3.9%~23.3%。此外,采用Ls-dyna软件对EPP泡沫填充铝蜂窝的破坏过程进行了仿真,发现EPP泡沫填充可以有效抵抗蜂窝壁变形,并且获得了与实验较吻合的破坏过程和位移曲线。研究表明,利用EPP泡沫填充铝蜂窝,能有效改善铝蜂窝结构的轴向压缩性能。     

Nomex蜂窝夹层结构共固化技术及静态压缩力学性能研究

利用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝,采用整体共固化的方式,对芳纶纸蜂窝夹层结构的一体化成型技术进行了研究,验证了蒙皮-蜂窝芯子-蒙皮(三明治结构)结构一体化成型的工艺可行性,并制备蜂窝夹层结构。通过比较夹层结构的粘接效果和面外静态稳定压缩测试,结合压缩应力-应变曲线,采用理论分析方法建立了夹层结构屈服强度本构方程。工艺试验和测试结果表明,采用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝所制备的蜂窝夹层复合材料,蒙皮与蜂窝夹芯间胶接质量良好,弹性阶段面外静态稳定压缩强度达到5MPa,具备优异的层间和抗压性能,为其在相关领域的应用提供了一定理论基础。     

双马来酰亚胺/碳纤维蜂窝夹层结构孔隙优化

双马来酰亚胺(BMI)树脂/碳纤维(CF)预浸料作为蒙皮结构与芳纶纸蜂窝芯共固化工艺既要控制蒙皮的成型质量,又要控制蜂窝与蒙皮的黏接质量,同时蜂窝芯零件的耐压较小,因此针对共固化工艺过程中经常出现的孔隙问题进行研究。通过对孔隙数学模型进行分析,基于BMI树脂预浸料高挥发分和高流动的特性,对成型过程中预浸料铺层数、袋内真空压力、预浸料树脂含量调节不断优化。以无损检测和金相分析为手段,分析了成型工艺过程中的影响因素。研究发现,BMI/CF预浸料在蜂窝夹层结构中的孔隙率与铺层层数、袋内真空压力和BMI树脂含量有关。孔隙的产生主要是由于挥发分在预浸料和胶膜界面处的浓度差异引起的,当预浸料铺层层数≤10层时,蜂窝夹层件孔隙<1.5%;当预浸料铺层层数>10层时,蜂窝夹层件孔隙>1.5%。通过吸胶工艺及调节袋内真空压力能够有效地降低蜂窝夹层结构中的孔隙含量。