飞机关键部件结冰的超声导波探测

提出了一种利用超声导波优选模态探测结冰的方法,以冰-铝板双层结构为研究对象,建立半解析有限元(SAFE)模型,得到其导波频散曲线与波结构;从频散曲线中选取若干个模态频率点进行有限元仿真,分析不同模态超声导波对结冰的敏感性,并通过冰-铝板结构结冰探测试验进行验证。结果表明,敏感模态的超声导波能够探测出冰的存在,可探测最小直径为20 mm的结冰区。     

低冰粘附力涂层的设计与制备技术研究进展

基于飞机快速、高效除冰的目的,设计与制备低冰粘附力的涂层,以期实现较低(甚至超低)的冰层粘附强度,减轻对现有高能耗主动防/除冰技术的依赖程度.总结了现有疏冰涂层的发展历程,基于不同涂层的防覆冰机理,以冰粘附性能或除冰外力作为主要技术指标来评估涂层的防/除冰性能,依次阐明了超疏水涂层、超润滑涂层和低界面韧性涂层的除冰机理,具体介绍了三者的疏水/冰效果,对比分析了各自的优劣性.其中重点阐述了低界面韧性涂层大面积除冰的优势,即在大面积结冰条件下,以冰层剪切粘附强度定义的(超)疏冰涂层材料,其除冰外力都受限于结冰面积,随着结冰面积的增加而成比例增加.但新型的低界面韧性涂层通过诱导材料表面萌生固-冰界面微裂纹,降低其界面断裂韧性,使得微裂纹在较低的除冰外力(甚至冰层自身重力)作用下快速扩展,从而实现冰层脱离.以此总结了设计、制备新型(超)疏冰涂层的方法,展望了低冰粘附力涂层在防/除冰领域的发展方向.     

改进弧形闸门电热器的安装

弧形闸门位于大坝溢流、泄洪坝段上，对于大坝泄洪水库蓄水，调节水位起着关键作用。由于冬季可可托海水库，坝前冰厚年平均结冰达到80～90cm，水位下降，引起冰层断裂，对弧形闸门正面形成巨大的冰压力，对弧形闸门形成巨大的破坏力，为减轻冰层对弧形闸门的破坏，在弧形闸门背面安装电热器，构成保温室，融掉弧形闸门前和冰层连接的那一段，形成一条隔离缝隙，保护弧形闸门。     

变径管周向导波Lamb波传播特性

对周向导波Lamb波在变径管中的传播特性进行了研究。通过仿真软件WAVE3000选取检测变径管所用探头的楔块角度。针对不同倾斜角度的变径管,分析了周向Lamb波的传播特性,研究了不同激励频率的周向Lamb波在变径管中的传播特性,分析了超声接收信号频散、信噪比等特性,并给出了激励信号的最佳周期数,给变径管周向导波检测提供借鉴。     

扭转冲击器旋冲过程应力波传播特性的研究

水平旋冲技术极大地提高了深井高硬度地层的采钻速度和效率,但摆锤旋冲对能量传播的影响趋势尚不明确,尤其是在狭小渐变截面圆柱体内旋冲应力波的传播及反射特性未见研究。为此,建立了狭小圆柱体的特征关系和旋冲冲击波阵面上的突跃条件,讨论了渐变截面圆柱杆中的一维应力波传播和反射规律,确定了微分方程和解析表达式。然后依据构件的几何尺寸及材料属性对纵波传播特性的影响特点,确定冲击波在传播过程中的演化规律。再针对旋冲过程中应力波在渐变截面的应力-应变-衰减规律进行了数值分析。最后基于现有的理论研究搭建冲击应力波实验平台,通过对实验中应力应变等变化参数的测量,验证了文中对渐变截面圆柱杆应力波传播特性的研究结果。     

基于Lamb波的复合材料PCB基板缺陷检测仿真

针对复合材料PCB(Printed Circuit Board)基板缺陷的检测,研究了Lamb波在多层复合板中的传播问题。利用有限元软件对Lamb波在复合板中的传播进行研究,并通过对复合板中缺陷的大小和尺寸对Lamb波的影响分别进行了仿真,得到相应的波形曲线。根据Lamb在板中的传播规律和传播特点,检测板中缺陷的存在。通过对波形模态的分析得到,缺陷越大,反射的回波的幅值越大;缺陷离激发点的距离越远,反射的回波幅值会越大。结果表明利用Lamb波检测复合材料PCB基板中缺陷具有一定的效果。     

复合材料Lamb波检测中S0单模式信号的提取

Lamb波的频散与多模式现象以及复合材料的各向异性限制了复合材料的应用研究。文章以玻璃纤维增强复合材料层合板为研究对象,利用图形法进行Lamb波频散方程求解,由此绘制频散曲线并分析了频散现象,计算了A0,S0的传播速度。搭建了试验系统,基于HHT变换,提取了信号特征并获取了信号的传播速度。结合A0,S0的速度理论值,实现了对Lamb波S0单模式的提取,由此简化了lamb波的使用,使之可广泛应用于复合材料的损伤检测。     

微纳结构表面防冰研究进展

首先从冰的2种形成机理—均相成核和非均相成核进行了阐述,并介绍了液体在固体表面上的润湿现象。在此基础上,根据微纳结构防冰机理,分别综述了在固体表面结冰的前、中、后不同时期的最新防冰除冰策略。结冰前,借助液滴的脱落和自除预防固体表面结冰;结冰时,可通过延长冰的冻结时间,延缓冰在固体表面上的覆盖;结冰后,降低冰在固体表面的附着力,使之更易脱离固体表面,达到防冰除冰的需求。最后,对于如何提高微纳结构表面的耐久性进行了总结,对有关这些问题的最新研究成果进行了归纳和讨论,并对今后微纳结构表面防冰除冰的研究进行了展望。     

用超声兰姆波探测碳纤复合材料的损伤

超声兰姆波可给航空合成构件中冲击损伤的探测提供一种有益的方法。由于叠层的各向异性导致了由分层和波传播方向所决定的兰姆波模式的波达和衰减，复合材料中兰姆波的传播是复杂的。本文采用基频对称兰姆波模式S0，研究了探测冲击损伤的各种方法。对于一种0／90和一种准各向同性的层压材料，研究了S0模式在不同的层状界面探测单一高层的能力。另外，还研究了离层党度和形状的影响。得到了S0模式兰姆波的衰减和冲击损伤程度之间的线性关系。虽然只对平面层压材料作了初步工作，但对典型航空构件冲击损伤的探测也进行了讨论。引言复合层压…     

聚苯胺/聚苯乙烯复合材料的电磁波吸收特性

研究了导电聚合物聚苯胺(PAni)/聚苯乙烯(PS)微/纳米复合材料的电磁波吸收特性.随掺杂态PAni在复合材料中的含量增加,复合材料电导率和PAni/PS复合板的吸波能力随之提高.PAni的微观形貌对吸波性能有影响,纤维形貌PAni要比颗粒形貌PAni具有更好的吸波特性.经过优化后,厚度为1.80 mm的掺杂态PAni/PS微/纳米复合材料雷达波反射率小于10 dB的频宽达6 GHz(11.6-17.6 GHz).     

激光加工超疏水表面抗结冰性能研究进展

在低温环境中，表面结冰会严重影响户外装备的运行效率和安全，基于疏水材料的新型被动式防除冰方法引起了广泛关注。超疏水表面凭借其优越的拒水、抑制冰核形成和降低冰黏附强度等能力，在防除冰技术领域表现出广阔的应用前景。激光加工技术具有高效率和灵活性，成为制备超疏水表面的有效方法，并被进一步用来研究表面的抗结冰性能。首先，概述了固体表面润湿理论和结冰机理。其次，综合评估了激光加工超疏水表面的抗结冰性能，包括静态水滴延迟结冰时间、动态水滴累积、冰黏附强度、延迟结霜与抗冻能力、表面积冰与除冰等方面。静态水滴延迟结冰时间受到水滴与表面接触界面的成核速率和传热速率的影响，动态水滴累积与表面润湿性密切相关，冰黏附强度反映了表面对冰的附着性和除冰的难易程度。超疏水表面具有显著的延迟结冰能力，但在低温高湿条件下，表面的超疏水性可能会减弱，甚至失效。除冰过程也可能破坏超疏水表面的微观结构，进而影响其持续的抗结冰性能。最后，对超疏水表面激光加工与抗结冰性能的未来研究方向进行了展望。     

层状复合材料周期结构的超声传播频散特性及均匀化模拟

首先采用改进全局矩阵算法,研究了层状复合材料周期结构的频散特性。当层数足够大时,在特定方向上结构表现出类似均匀各向异性材料的性质,可采用均匀化方法求解频散曲线。其次,给出了层状复合材料周期结构均匀化的计算方法,并研究了其适用范围。发现在低频段和高频高相速度段范围内可以采用等效模量计算频散特性;而高频低相速度范围内不能采用均匀化方法,该范围内波的性质有待进一步研究。     

环氧树脂/SiO2涂层混凝土表面主动抗凝冰性及除冰性能研究

目的 了解超疏水涂层混凝土路面的抗凝冰性能,克服混凝土路面除冰困难问题。方法 将环氧树脂与无水乙醇混合得到涂料底层,纳米二氧化硅与无水乙醇混合得到涂料面层,分别将涂料底层和面层喷涂于混凝土表面,制备了一种由环氧树脂及二氧化硅纳米颗粒组成超疏水涂层。利用水滴在超疏水表面易滚落的特性来减少低温下混凝土表面的结冰量。同时由于混凝土表面存在超疏水涂层,混凝土表面与结冰接触面之间存在一层空气膜,可大幅减小路面冰层与混凝土接触面间的粘附力,达到易除冰的目的。结果 制备的超疏水涂层有良好的超疏水性,静态水接触角达到152°±1.9°,滚动角约为4°±1.2°;在–20 ℃下,冷冻2 h仍能保持超疏水性;同时,还能大幅度降低混凝土的渗水率。与普通混凝土相比,超疏水涂层混凝土表面的结冰量明显减少,并且冰层与混凝土表面的粘附力仅为普通混凝土的14%,结冰更易清除。结论 超疏水涂层能很好地改善混凝土表面的抗结冰性能,减少混凝土表面结冰量,降低冰层与混凝土表面的粘附力。     

基于模态理论降低声发射源定位误差的方法

以玻璃纤维复合材料为研究对象,对声发射波在玻璃钢中传播的频率变化规律进行了研究,发现距声发射源不同位置采集到的声发射波的主要频率范围并不相同;根据模态声发射理论中不同频率段声发射信号传播特性不同的结论,对声发射波经不同通频带滤波器滤波后到达各传感器的时间差的线性关系进行了比较分析,得出声发射波到达时间的精确提取方法,发现模态滤波定位误差明显低于传统时间提取定位误差。     

防冰涂层材料及电力材料防覆冰应用的研究进展

防冰涂层材料可有效减轻自然界结冰现象的影响,其通过防冰材料低表面能或高润滑性的特点,降低在低温严寒天气条件下物体表面冰的粘附强度,延迟材料覆冰时间,减少表面覆冰量,在保护电力材料免受冰冻灾害影响方面有着重要应用价值.基于热喷涂法制备的复合型表面防冰涂层材料,以及主被动相结合的防覆冰方法,是未来电力材料防覆冰应用发展的重要方向.然而截止目前,有关复合型表面防冰涂层材料的热喷涂制备,以及涂层在电力材料防冰中应用的研究进展综述鲜见报道.从超疏水材料与光热、电热除冰相结合的除冰方式,及超疏水-超润滑复合材料实现防冰除冰的角度出发,对近年来国内外复合防冰涂层的制备及性能的研究进展进行了综述,并重点讨论了适合于热喷涂制备的复合型涂层的防冰除冰效果.最后,讨论了超疏水防冰涂层、复合型防冰涂层在电力材料表面防覆冰方面应用的研究进展,并对热喷涂法制备防冰涂层在的局限性问题进行了总结,对其应用前景进行了展望,希望在复合型防冰方面进一步开展研究,为电力材料表面防冰涂层的未来发展提供指导.     

一种具有宽频吸波性能的环氧树脂基夹层复合板设计与制备

本文设计和制备了一种在C波段上具有宽频吸波性能的夹层复合材料,并用同轴电缆法和矢量网络分析仪分析了复合材料板的电磁参数和反射率。复合材料板厚度5mm,板表层与底层为玻璃纤维/环氧树脂复合材料,以“Fe50Ni50粉体/丁基橡胶纳米复合材料”为中间夹层。采用液相还原法制备了粒径约为100nm的球形Fe50Ni50粉末,采用二步共混法制备了Fe50Ni50 /IIR复合材料。研究表明, Fe50Ni50粉体/IIR纳米复合材料在2~18GHz频带上以磁损耗为主。表层与夹层的匹配是获得宽频吸波特性的关键,可以通过调整表层与夹层的厚度获得良好的吸波性能。当复合材料板厚度为5mm、夹层厚度为2mm时,板的R≤-10dB的吸波频带为5.6GHz~7.6GHz和16.8GHz~18GHz,吸波带宽达到3.2GHz,该材料在C波段吸波带宽达到2GHz,取得了突破。     

基于图像处理技术界定微纳复合织构防覆冰性能

目的 制备具有防覆冰性能的微织构表面,准确评价微织构表面的结冰性能。方法 采用激光二次扫描方法,以铝合金为基底,构筑沟槽-凹坑型复合微织构表面,以水滴在其表面结冰过程的图像为对象,采用阈值法分割图像和背景,对提取出的图像进行形态学运算,通过分析水滴结冰过程中的轮廓变化规律,研究水滴结冰过程的状态变化,进一步界定水滴的结冰时间。结果 纳秒激光一次扫描形成的沟槽结构,增加了试件表面的粗糙度,使铝合金表面接触角由54.4°提高到116.5°,实现了铝合金表面的疏水性能。而二次扫描构建的沟槽-凹坑复合微织构,形成了Cw-Cn接触模型,进一步提高了试件表面的疏水性,试件表面接触角增大至154.4°。超疏水表面成核能垒高,且沟槽-凹坑复合微织构捕获的空气降低了固液界面的热交换速度,是铝合金表面结冰时间由11 s延长到551 s的原因。图像处理方法准确界定了水滴在结冰过程中的三个阶段。采用Harris角点检测法,可以实现精确判断结冰完成时间,减小了肉眼判断结冰状态所带来的主观误差。结论 纳秒激光二次扫描构筑的沟槽-凹坑复合微织构可以有效提高Al7075表面的疏水性,并延缓水滴在其表面的结冰时间。图像法处理提取的表面轮廓,为研究分析水滴在结冰过程中的状态变化提供了一种新思路。     

脉冲反射法超声检测的幻象波及其应对探讨

在脉冲反射法超声检测过程中，幻象波一直以来都是一个神秘而倍受关注的现象。然而，目前对于幻象波的研究叙述仅限于简单的现象识别。通过绘制超声波在介质中传播的位置-时间展开图，探讨圆棒水浸超声检测中幻象波的形成机理，对众多幻象波进行梳理分类和定位识别，并提出了应对措施。此外，通过相同方法对大尺寸工件接触法超声检测、复合材料超声检测和表面波超声检测中的幻象波现象进行了识别分析并提出对策。     

超疏水涂层在沥青路面上的抗凝冰性能分析

目的 分析超疏水涂层在沥青路面应用时的抗凝冰性能,解决中国北方和高海拔地区路面结冰易引发交通事故的问题。方法 以疏水纳米SiO2粉末和聚氨酯改性聚硅氧烷为主要材料,制备出超疏水SiO2/聚硅氧烷复合溶液,使用浸涂法在沥青马歇尔试件表面形成超疏水涂层。分析涂层的耐磨性、透光性、化学稳定性、疏水性等,同时模拟雨滴结冰试验、落锤除冰试验、低温抗冻试验,评价超疏水涂层的耐磨性、透明性、耐酸碱腐蚀性、抗凝冰性、易除冰性和低温抗冻性,并通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌进行分析。结果 当制备的超疏水复合溶液中纳米SiO2的质量分数为7.5%时,涂层的透光率为76.3%,水滴的接触角能达到160.9°±0.7°,即使试件表面被雨水冲刷5 h,依旧可以维持一定的疏水性能。在低温箱中,将完整的试件与表面磨损的试件同时放置在?20~0 ℃环境下1 h,完整试件的接触角仍大于150°,表面磨损的试件也能保持一定的疏水性能;在?5 ℃的低温箱中,将水滴匀速喷洒在完整的超疏水沥青混凝土试件和磨损试件表面,以模拟结冰,发现完整试件表面未出现结冰现象,磨损试件表面有少量结冰;即使超疏水沥青混凝土试件表面结冰,通过“落锤”试验模拟行车荷载对试件表面冰层进行冲击,冰层也可轻易除去。除此之外,使用Abaqus软件模拟超疏水沥青路面的除冰机理,对模型仅施加车辆荷载,计算得到冰层内部的最大拉应变为3.25×10^?4,最大剪切应变为4.25×10^?4,均大于冰层的极限破坏拉应变(2.2×10^?4)和极限破坏剪切应变(2.4×10^?4)。结论 纳米SiO2粒子在涂层表面团聚形成了微纳粗糙结构,使涂层具有超疏水性。涂层的超疏水性可以降低水与路面之间的黏结力,使水滴落在超疏水沥青混凝土涂层表面时即刻滚落,有效减小了路面的结冰量,提高了沥青路面的抑冰、除冰性能。     

爆炸焊接304/Q245复合钢界面结构及剪切行为各向异性

以304不锈钢/Q245普碳钢焊接界面为研究对象,系统地探讨了界面结构不均匀性及其对服役行为的影响。研究过程中首先观察横截面、纵剖面结构的不均匀性,并基于非平衡运动方程,解释界面结构产生不均匀性的机理。进一步,针对界面波的方向特性,测试其剪切行为随定位角变化特征。最后利用SEM观察剪切断口形貌,认识界面结构对其断裂模式影响。研究表明,爆炸焊接装药爆轰压力脉动是导致界面结构不均匀性的根本原因,而界面波延展方向决定了断裂失效模式和损伤裂纹扩展行为;此外,获得了界面最优剪切强度承载方向,可指导爆炸复合材料应用于工程实践。