蜂窝板振动的主动控制实验研究

首先利用有限元分析软件ANSYS对蜂窝板进行了有限元分析,计算出了蜂窝板结构的动力学特性参数,并对蜂窝板进行了试验模态分析,计算结果和试验结果基本一致.在此基础上,根据蜂窝板的振型设计出压电作动器的最佳安装位置,对蜂窝板进行了压电智能结构振动的主动控制试验研究,得到了较好的振动抑制效果.这些结果为蜂窝板的设计和实现主动振动控制提供了重要参考依据.     

石墨(碳)环氧复合材料和航天、航空用合金接触时的电偶腐蚀

前言由石墨纤维或碳纤维增强的环氧复合材料(缩写为GECM)因其比强度高、模量高、比重小而发展为优质的航空、航天用结构材料。实际使用表明:当石墨(碳)纤维增强的环氧复合材料和金属或合金接触时存在着严重的电偶腐蚀问题。例如,在GECM/铝蜂窝夹层结构中,由于GECM和铝蜂窝偶联加速了铝的腐蚀;在GECM制作的分段结构装配件上出现     

迫击炮座钣轻量化设计

针对某迫击炮座钣的轻量化问题,建立了座钣与土壤耦合的有限元模型,采用有限元法、结构优化设计和轻质复合材料铺层优化相结合的方法,进行了迫击炮座钣的轻量化设计。运用拓扑优化方法得到了迫击炮座钣的载荷传递路径,优化钣筋结构,获得了钛合金承力骨架。应用碳纤维增强树脂基复合材料对设计区域进行铺层并优化,确定了复合材料结构的板厚。对改进前后的迫击炮座钣结构进行有限元分析,刚强度对比结果显示,应用钛合金骨架和复合材料铺层的座钣最大应力小于原有结构,能够满足迫击炮座钣的性能要求,整体质量降低了19. 35%。     

钛合金蜂窝结构抗冲击性能仿真与试验研究

为提高蜂窝夹层板防护能力,对钛合金蜂窝夹层结构的抗冲击性能进行研究。通过有限元软件构建蜂窝夹层板的冲击模型,基于仿真结果对蜂窝板的应力状态和失效形式进行分析。设计钛合金蜂窝结构的冲击试验,从损伤面积、承载力和质量比吸能3个方面对蜂窝结构的缓冲效果进行评价。结果表明：仿真分析可较准确模拟出蜂窝夹层板受冲击时的受力情况。在受金属球冲击时,与其它结构相比,正六边形蜂窝芯层结构在损伤面积、承载力和质量比吸能均具有优异的性能,其中承载力提高37.3%,质量比吸能提高160%。     

聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击弹内芯片缓冲作用

高速冲击时弹内芯片易损坏而失效,需缓冲保护,而有限的弹内空间对缓冲提出更高要求。本文探讨了有限空间（4 mm厚）中聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击下弹内芯片缓冲效果。用有限元探究胞元参数对蜂窝铝压缩性能的影响,优化了参数组合;测试了3D打印+熔模铸造制备的蜂窝铝力学性能;用有限元研究聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击弹内芯片缓冲性能。结果表明：蜂窝铝强度与吸能随壁厚增加而增加,随边长增加而降低;熔模铸造附铸铝合金的本构模型可较好地预测熔模铸造态蜂窝铝的压缩变形及吸能;与聚氨酯相比,聚氨酯/蜂窝铝对高速冲击时弹内芯片的缓冲效果更好,最高提升49%。研究结果有利于发展新的弹内电子器件缓冲方法。     

大承载复合材料夹层壳段结构优化设计与分析

碳面板铝蜂窝夹层结构是将高强度的碳面板和低密度的蜂窝芯子共固化形成的复合式结构，具有比强度高和比刚度高等优异特性，可在保证承载能力的同时显著降低结构质量，同时具有广泛的适应性，在国内外航天器结构中得到了大量应用。在此次研究中提出一种大承载的碳面板铝蜂窝复合材料夹层壳段结构的设计方案，并对该结构的传力路线进行优化设计和轴压试验验证，同时建立数值分析模型并结合渐进损伤分析方法对壳段结构进行承载分析，分析结果与试验结果高度吻合，验证了该方法的准确性，为中国大承载碳面板铝蜂窝夹层结构的设计和分析工作提供了重要方法依据。     

水下爆炸对双壳体结构破坏的数值研究

针对水下爆炸试验困难的问题,利用有限元方法对双层板壳结构在水下接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟,得出了爆炸载荷情况下双层板壳结构的破口形状,位移、应力和压力随时间变化曲线等数值模拟结果,对比了相同爆炸载荷下不同板壳结构的响应,为提高舰船和潜艇整体防护能力以及鱼雷战斗部的设计提供了参考依据。     

设备舱底板组件结构优化设计

为提高产品的性能,对设备舱底板组件进行静力学仿真.以底板组件的中间板厚和型材壁厚作为设计变量,构建设备舱底板组件3维模型,利用3维设计软件对底板组件结构进行参数化设计,基于轻量化原则,使用有限元分析软件对底板组件进行结构优化,对优化结果进行后处理,设置优化目标的参数与权重,确定最佳设计点.仿真结果表明:与原方案相比,优化后的底板组件质量减少40.94％.     

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%.     

整体中空夹层复合材料隔声性能的有限元研究

采用有限元软件 ABAQUS 研究了整体中空夹层复合材料的隔声性能,根据材料的细观结构特点将其等效为加筋双层板,建立了相应的有限元模型计算了整体中空夹层复合材料的隔声量,通过试验数据的对比,验证了计算的准确性,同时对有限元方法、传统质量定律以及传递矩阵法进行了比较;研究了芯材厚度和夹层填充材料对整体中空夹层复合材料隔声性能的影响;研究表明：提高整体中空夹层复合材料芯材厚度或者采用泡沫作为夹层填充材料均能提高整体中空夹层复合材料的隔声性能。     

复合材料格栅结构的力学性能研究

先进复合材料格栅结构(AGS)是一种新型的高性能结构材料,为对其力学性能进行研究,采用玻璃纤维复合材料制备三角形格栅试件,应用电阻式应变传感器对其力学性能进行测试,测试结果与有限元仿真结果基本吻合。在此基础上,分别对正三角形格栅和六边形蜂窝结构进行有限元分析。结果表明:单面蒙皮时,三角格栅结构的抗弯性能优于六边形蜂窝结构;双面蒙皮时,抗弯性能的优劣取决于蒙皮厚度。     

基于近似模型的复合材料导管支臂结构性能分析

为分析气垫船复合材料导管支臂结构性能并进行高效率结构设计,采用一种带有权重系数变量的组合神经网络近似模型替代结构有限元计算。根据各铺层设计参数对结构性能影响的灵敏度进行分析并分组,建立多个神经网络模型,结合权重系数与各模型输出得到响应预测值。基于复合材料可设计性,应用优化拉丁超立方试验设计方法从细观和宏观层面分析研究导管支臂性能中材料参数的作用。结果表明：所提复合材料导管支臂结构组合近似模型方法具有较高精度,纤维弹性模量和基体剪切模量对导管支臂结构材料力学性能具有主导作用;在组分材料属性一定情况下,纤维体积分数的增加能够提高结构刚度与稳定性,在不同受力状态下纤维体积分数与各铺层角对结构失效影响有差异,设计时需进行特殊考虑;所提方法可为复合材料导管支臂结构性能分析及支臂结构材料一体化设计提供理论依据。     

三维编织碳纤维增强铝基复合材料的制备研究

以碳纤维的三维编织架构为增强体,经镀铜预处理后,置于铝合金熔体中施加压力成形,得到三维编织碳纤维增强铝基复合材料。探究大气和氩气气氛下不同三维纤维架构挤压成型的复合材料的界面特征与结构。通过拉伸试验及扫描电镜检测,对材料性能进行表征。结果表明:紧密编织的三维编织碳纤维较宽松结构的三维编织碳纤维,与铝合金基材的浸润性和相容性更好,铝合金在与三维编织碳纤维复合后拉伸强度与硬度均提升。     

氨基酸改性碳纤维电极电化学及海洋电场响应性能

碳纤维表面引入含氧、含氮官能团,可提高其电化学性能和电场响应性能。将谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸作为含氧、含氮官能团载体,在碳纤维表面接枝一层分子膜,通过扫描电子显微镜、红外吸收光谱等手段进行表面表征,并结合循环伏安曲线、电化学阻谱和电场响应曲线等测试方法,探究其电化学性能和电场响应性能变化。结果表明,改性后碳纤维电极具有较大的双电层电容和较低的低频容抗;配对碳纤维电极电位差漂移量均在5 mV/d以下,电化学自噪声均小于5 nV/Hz;配对碳纤维电极能较好地响应1 mV、1 mHz正弦交流电场信号,其中谷氨酸改性组线性度为0.058%,在改性组中最低,这与其特殊的双电层结构有关。本研究可为高性能海洋电场传感器研究提供新的技术路线和理论依据。     

复合结构活性破片对双层靶标毁伤效应

研究可承受炸药爆炸加载的活性破片毁伤威力具有实际应用意义.通过14.5 mm口径弹道枪加载试验分析铝粉与聚四氟乙烯复合结构活性破片撞击不同组合形式下双层靶标毁伤效应,并采取多元回归分析方法建立活性破片对前层板的穿孔直径和后层板的扩孔面积经验公式.结果表明:在800～1400 m/s速度范围内,活性破片撞击前层钢板或铝板...     

高强度铝蜂窝组装设备

从现行铝蜂窝制造工艺入手,分析了传统铝蜂窝制造工艺的优缺点,在此基础上,提出了高强度铝蜂窝的制造工艺过程。采用现代机械设计方法学对组装设备方案进行评价和决策,基于此,选择了设备的最佳原理方案。以工艺为导向,对组装设备的机械结构进行模块化的设计,并阐述了设备组装工艺过程。最后分析了设备控制系统的硬件组成以及软件控制流程。     

金属与碳纤维复合结构发射箱耐高温冲击性能

为解决发射过程中产生的带颗粒高温燃气对碳纤维复合材料(CFRP)发射箱的冲刷和烧蚀问题,某型号发射箱采取薄壁金属与CFRP复合的结构形式,内层为金属层,外层为CFRP层。使用计算流体力学软件Fluent仿真不同材料、不同厚度金属层与CFRP层复合结构的温度分布;利用有限元分析软件Ansys进行线性温度屈曲分析,研究钢+CFRP复合、铝+CFRP复合两种复合结构以及不同厚度金属层复合的屈曲温度;提出热发射环境金属+CFRP复合结构参数,并与实际热发射试验结果进行对比分析。仿真和试验结果表明：金属+CFRP复合结构发射箱中,金属层厚度过薄,无法适应热发射过程的高温冲击,金属层会发生向内屈曲现象;相同厚度情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力高于铝+CFRP复合结构;相同质量情况下,钢+CFRP复合结构耐热发射温度冲击能力低于铝+CFRP复合结构。     

破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能

多孔泡沫铝钛合金板不仅克服了传统防护结构质量大、运输不便等缺点,还具有耐疲劳、比强度高等优点,对抗爆防护材料轻质化、高效化具有十分重要的意义。采用有限元仿真分析软件LS-DYNA,对夹芯复合材料板在冲击波与破片联合作用下的失效模式和防护性能展开了数值模拟,对比分析了不同排列方式下泡沫铝夹芯结构对背板变形程度的影响。结果表明：在40 cm爆距下,破片会先于冲击波对靶板进行作用,且破片载荷强度远大于冲击波载荷强度;当厚度方向的结构按照“1 mm厚钛合金面板+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚纤维+1 mm厚钛合金背板”排列时,背板变形位移最小,结构总内能最高,分别为13.9 mm和52.7 kJ,此工况可以更有效地降低结构整体变形程度,吸收面板变形所产生的能量。     

短切纤维对RDX/TNT熔铸炸药的力学改性

采用玻璃纤维、聚酯纤维、铝纤维、碳纤维4种短切纤维作熔铸炸药力学性能改性剂,研究了压缩、拉伸力学实验中短切纤维的种类、添加量和长度对RDX/TNT 65/35熔铸炸药力学性能的影响。结果表明,聚酯纤维对压缩强度的改善效果最佳,添加量为0.4%时压缩强度达27.94 MPa。铝纤维会显著降低炸药的拉伸强度和拉伸延伸率。玻璃纤维添加量为0.2%时拉伸、压缩力学性能均低于不掺杂纤维材料的RDX/TNT 65/35熔铸炸药。添加量在0.2%～1.0%时,65/35-RDX/TNT的压缩力学性能随玻璃纤维用量的增加而升高。添加量分别为0.01%和0.05%时,使用3 mm碳纤维的炸药拉伸力学性能好于使用6 mm碳纤维,掺杂0.05% 3 mm碳纤维的炸药各项拉伸力学性能最好。     

碳纤维的化学镀镍及其复合材料

提出一种有较高沉镍速率和稳定性的碳纤维化学镀技术，研究了镀液的成分对沉镍速率的影响。结果表明，用该技术能在碳纤维表面镀上一层均匀、连续的镍膜。镀镍碳纤维的拉伸强度极限接近于未镀镍碳纤维的强度极限。用镀镍碳纤维制备的铝基复合材料，没有发现明显的界面反应。