碳化硅颗粒增强铝基复合材料微细电火花线切割加工材料去除率研究

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料微细电火花线切割加工材料去除过程受多种因素交互影响,难以获得有效的材料去除率数学模型,而在多约束条件下试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(CCD)实验方法,设计三因素五水平的SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工实验方案。利用响应曲面法建立材料去除率与主要电源参数(开路电压、电容和脉宽)的二阶模型,通过对实验数据的多元二次拟合,获得材料去除率的二次回归数学模型。进一步分析了实际加工条件对工艺参数的约束,并以提高 SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工材料去除率为目标建立工艺参数优化模型。设计粒子群优化（PSO）算法及其流程进行优化问题求解,其结果显示PSO算法可以快速有效地获得满足多约束的最佳工艺参数。     

碳纤维/环氧树脂复合材料钻削温度场建模与试验

碳纤维/ 环氧树脂(C/ E)复合材料具有轻质、高模量、高比强度等优良特性在航空航天等领域有广泛的应用,但由于其各向异性、层间强度低、导热系数小和树脂对温度敏感等特点,导致钻孔加工中热量很容易聚集,形成很高的温度梯度,极易产生分层、毛刺等缺陷。以C/ E 复合材料钻孔过程中温度场的分布及变化为研究对象,依据传热学的基本原理,采用有限差分法(FDM),建立了C/ E 复合材料钻削温度场模型,探讨切削温度沿纤维方向的分布规律。采用硬质合金钻头开展C/ E 复合材料钻孔测温试验,采用预埋热电偶方法测量纤维方向不同处的温升,采用红外测温的方法测量出口处温度场分布。通过对试验结果和模型仿真结果对比分析可知:温度场仿真模型有较高的准确性,出口处温度场分布呈椭圆形,平行纤维方向时温升较高。     

高速列车“中华之星’’制动盘温度场及热应カ

在制动实验室1:1动态实验台上对实物进行实验研究的基础上，基于非线性有限元分析软件MSC．Patran和MSC．Marc对270 km/h高速列车“中华之星”制动系统的制动盘温度场及其热应力的分布规律进行了计算机仿真，仿真结果与现场测试结果基本吻合，反映了制动盘温度场及其热应力的分布规律，并揭示了影响制动盘温度场及其热应力分布的主要因素，制动盘在制动实验台上的实验和实际装车运行实验表明，它能满足实际使用要求。     

高体积分数SiCp/Al复合材料的热物理性能

采用无压渗透法制备了高体积分数SiCp/Al复合材料,用XRD对复合材料的物相进行了分析,测定了SiCp/Al复合材料在25～200℃温度区间的热膨胀系数及热导率,运用理论模型对复合材料的热膨胀系数以及热导率进行了计算,并探讨了热物理性能与温度之间的关系。结果表明,高体积分数SiCp/Al复合材料具有较低的热膨胀系数、高的热导率,综合热物理性能优良。     

SiCp/Al复合材料抗弯性能的试验研究

采用粉末冶金法制备SiCP/Al复合材料,研究增强相粒径及含量对SiCp/Al复合材料抗弯强度的影响。结果发现:当增强相粒径不变,随着增强相含量的增加,SiCP/Al复合材料的抗弯强度降低;增强相含量较低时SiCP/Al复合材料的抗弯强度比增强相含量高的SiCP/Al复合材料的抗弯强度高。与其他研究者的结论进行比较,发现不论采用什么方法制备SiCP/Al复合材料,结果都表明增强相含量为10%的SiCP/Al复合材料具有较大的抗弯强度。     

45% SiC_p/Al复合材料切削表面对高斯激光吸收规律研究

为探究45%SiC_p/Al复合材料切削表面状态吸收高斯激光的温度变化规律,根据傅立叶热传导公式及碳化硅颗粒、铝基体的热物性参数,计算得出45%Si C_p/Al复合材料吸收激光后不同相的温度随时间变化规律。利用有限元仿真方法建立激光加热辅助切削45%Si C_p/Al复合材料的温度场有限元预测模型,仿真分析获得激光功率、激光移动速度、激光光斑直径、转速对于激光加热温度场的影响规律,结合切削用量对加热温度的影响规律,建立工件表面切削点处温度的经验公式。基于切削点温度经验公式预测得到的温度场,开展硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具的激光加热辅助切削实验研究。通过硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具对45%Si C_p/Al复合材料开展激光加热辅助切削实验研究。结果表明:使用硬质合金刀具开展激光加热车削45%Si C_p/Al复合材料得到的复合材料表面铝/硅元素含量比值达到1. 187,对半导体激光的吸收率为0. 21;而当使用聚晶金刚石刀具进行激光加热车削获得的切削表面铝/硅元素含量比值为1. 047,激光吸收率达到0. 23.     

复合材料身管压力场/温度场全等效应力有限元计算

建立了复合材料身管连续射击时的边界条件和有限元模型。对复合材料身管在连续射击过程中火药燃气压力和火药燃气温度场的动态全等效应力及其分布进行了数值仿真。所得到的结果,为复合材料身管的应用提供了一定的参考。     

铝基复合材料与电子玻璃的低温钎焊工艺研究

用PbO-SiO2-Al2O3系复合片状玻璃钎料,在大气环境下实现SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃的连接.用XRD、SEM、EDS和DSC等研究不同保温时间和温度下对焊接接头的影响.结果表明:在一定范围内焊接温度升高和保温时间延长可提高接头强度.SiCp/6063Al复合材料与DM305电子玻璃在钎焊温度为480℃保温30 min时,获得最大剪切强度为7.16 MPa的接头,且满足气密性使用要求.钎焊过程中,钎料中的元素能扩散到母材中,提高接头强度.     

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。     

搅拌温度对双粒径混合SiCp/ZL107复合材料的影响

采用搅拌熔铸法制备双粒径SiCp/Al复合材料,利用扫描电镜（SEM）、电子万能试验机研究搅拌温度对复合材料的微观结构以及力学特性的影响。结果表明：SiC含量随着搅拌温度的升高而增加,在585℃两种粒径混合的SiC颗粒弥散分布在基体上,随温度继续升高,基体出现明显的贫SiC区域;复合材料的抗压强度、抗弯强度以及最大弯曲挠度均随着搅拌温度的升高先增大后减小,在585℃达到最大值,力学特性较纯铝、单一粒径的SiCp/ZL107复合材料有明显提高。SiC颗粒的分布以及界面结合强度决定复合材料的断裂机制。     

搅拌温度对双粒径混合SiC_p/ZL107复合材料的影响

采用搅拌熔铸法制备双粒径SiCp/Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)、电子万能试验机研究搅拌温度对复合材料的微观结构以及力学特性的影响。结果表明:SiC含量随着搅拌温度的升高而增加,在585℃两种粒径混合的SiC颗粒弥散分布在基体上,随温度继续升高,基体出现明显的贫SiC区域;复合材料的抗压强度、抗弯强度以及最大弯曲挠度均随着搅拌温度的升高先增大后减小,在585℃达到最大值,力学特性较纯铝、单一粒径的SiCp/ZL107复合材料有明显提高。SiC颗粒的分布以及界面结合强度决定复合材料的断裂机制。     

SiC颗粒尺寸对SiCp/Cu基复合材料热膨胀系数的影响

采用化学镀工艺制备了镀铜SiC微粉。化学镀工艺参数对该复合粉体的包覆行为影响较大。利用冷压成型和无压烧结技术制备了SiCp/Cu基复合材料,并对该复合材料的微观结构和热膨胀系数进行研究。结果表明：SiC颗粒分布较均匀,SiC颗粒与基体之间界面结合良好;随测量温度增加,SiCp/Cu基复合材料的线膨胀系数呈非线性增加;当SiCp体积分数相同时,减小SiCp颗粒尺寸有利于降低复合材料的热膨胀系数。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的SiC体积比测定

在内耗法研究SiCp／Al复合材料阻尼性能的基础上,利用超声衰减法研究该复合材料的阻尼性能。通过分 析超声衰减系数α随测试频率f和SiC体积比的变化规律,提出一种用超声波探伤仪测定材料超声衰减系数确定 SiCp／Al复合材料中SiC体积比的方法。     

SiCp/ZL109复合材料摩擦磨损性能研究

以探讨SiCp增强颗粒对SiCp/Al复合材料摩擦磨损机理的影响为目的,采用搅拌铸造法制备SiCp/ZL109复合材料并进行摩擦磨损性能测试。通过SEM微观形貌观察及能谱分析等手段研究材料摩擦性能及机制,结果表明:添加SiCp增强颗粒能够有效地改善基体材料硬度和耐磨性,提高基体材料的摩擦因数;复合材料的磨损机制为粘着磨损、氧化磨损和磨料磨损的混合型磨损;SiCp在材料的磨损过程中起双重作用,在破碎前保护基体,减少基材粘着磨损;破碎后产生硬质点,对基体造成磨料磨损。     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数植模拟

:根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理,建立了纤维二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型,对Al2O3AlCu复合材料的凝固过程进行了数据模拟,研究了复合材料凝固时溶质传输和分布及其对纤维基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

SiC_p/Al功能梯度材料拉伸性能研究

在总结传统制备工艺的基础上,改进粉末冶金法,用一次热压成型工艺制备增强体尺寸分别为5,7,10μm的SiCp/Al功能梯度复合材料,并对拉伸力学性能进行研究。结果表明:一次真空热压粉末冶金法制备的SiCp/AlFGM性能良好,可减少二次加工的成本;5μmSiCp/AlFGM的拉伸力学性能较好;用ANSYS软件对其拉伸力学性能进行数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

空降车着陆缓冲过程结构强度分析方法研究

为了研究空降车着陆缓冲过程中的结构强度,采用有限元方法建立了车体-气囊有限元模型,在两种工况下进行仿真计算,获得最大加速度结果,并将有限元仿真与加速度试验结果对比。仿真结果能准确反映空降车着陆缓冲过程,车体冲击加速度满足着陆缓冲过程的要求。进一步得到了正常着陆工况和恶劣着陆工况下车体的应力分布情况,结果表明,车体最大Von Mises应力小于材料的抗拉强度,车体的结构强度满足设计要求。     

含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度预测

为了预测含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度,建立了复合材料层合板结构从冲击到冲击后压缩的全过程分析模型.基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,结合Hashin失效准则和Cohesive界面单元,建立了复合材料层合板结构有限元分析模型,完成了低速冲击载荷下的有限元仿真模拟和冲击后剩余强度的有限元预测.通过与试验值对比,仿真结果与试验结果有良好的一致性,所建立模型能够有效进行含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度预测.     

一种换热器集流室流动分布的仿真模型研究

为了研究集流室的流动特性,建立了一种将芯体处理成多通道多孔介质模型的集流室的仿真模型进行数值模拟研究,并通过在多种工况条件下的仿真模拟与试验结果相比较,集流室的压力损失的模拟值与试验值的偏差均在11％以内,从而证明了该模型具有良好的适应性,可以用来进行集流室的流动分布仿真研究．     

输弹机构件可靠性试验仿真研究

基于ADAMS建立了输弹机的虚拟样机模型,并进行了VV&A验证.通过仿真得到了链板在正常和强化试验工况下的载荷谱.在ANSYS中对链板进行有限元分析,得到了链板的应力分布.以载荷谱和应力分布为依据,利用ANSYS/FE_ SAFE疲劳分析模块计算得到了链板的疲劳寿命,获得了链板在各强化试验工况下的强化系数,为基于疲劳的可靠性强化试验提供了有益参考.