复杂形状三维薄壁构件RTM制造工艺注模过程模拟

采用有限单元/控制体积方法,编写了RTM工艺注模过程模拟程序SHELLCV。SHELLCV程序包含三角形壳元和矩形壳元两种单元,可以模拟复杂形状三维薄壁构件的RTM制造工艺注模过程,得到任意时刻的树脂流动前峰曲线、压力场分布。与解析解比较验证了SHELLCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明SHELLCV程序可为工艺设计:注射口和排气口的布置,合模压力提供有效的参考依据。      

光纤布拉格光栅监测复合材料固化

复合材料层合板在固化成型过程中形成的残余应变和应力是影响材料质量的重要因素,它与预浸料铺层在固化工艺过程中产生的应变密切相关。在研究和测试了光纤布拉格光栅应变和温度传感器传感特性的基础上,将二者埋入复合材料预浸料铺层,在热压釜成型工艺过程中监测了材料内部的温度和应变发展历程,由此获得对称正交层合板的宏观残余应变。监测结果表明,单向和对称正交层合板在固化结束后都将产生收缩,对称正交层合板铺层内的残余应变平行于纤维方向为压应变,垂直于纤维方向为拉应变。光纤光栅传感器为复合材料固化监测及层合板残余应力分析提供了一种新的工具,为实现复合材料从制造到服役的全寿命、一体化监测提供了可能。      

阻燃剂对双酚F型环氧树脂液氧相容性影响

为研究环氧树脂阻燃改性对其液氧相容性的影响,本文通过添加六溴环十二烷和三氧化二锑对双酚F型环氧树脂进行阻燃改性,并通过对阻燃改性树脂进行液氧相容性测试来研究其液氧相容性.实验结果表明:添加质量分数4.8%的三氧化二锑可改善树脂的液氧相容性;添加质量分数6.8%六溴环十二烷和2.2%三氧化二锑的双酚F型环氧树脂表现出更好的液氧相容性.仅添加质量分数9.0%六溴环十二烷的双酚F型环氧树脂表现出非常好的液氧相容性,在20次液氧冲击实验中未表现出敏感性反应.为了更清楚地分析液氧相容性机理,对冲击前后的试样表面进行扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析.结果表明:六溴环十二烷和三氧化二锑在冲击过程中抑制环氧树脂与液氧反应,提高了环氧树脂与液氧的相容性.     

小口径管扭转模态导波在线检测

采用扭转模态导波T(0,1)开展了小口径管在线检测研究。考虑管线服役环境及其结构特征,研制了一种适用于小口径管线在线检测的新型传感器阵列。传感器采用剪切型压陶瓷晶片作为敏感元件,具有柔性、轻质的特点。实验表明,环向布置的传感器阵列能够在管线中高效激励T(0,1)模态导波;通过提取回波信号中的各模态导波信息,实验系统能有效辨识管线中缺陷的状态变化;对于含有支撑结构的小口径管,比较并分析管线中导波散射信号及特征结构处回波信号的变化有助于辨识支撑结构附近区域损伤的产生及扩展。     

混凝土结构的光纤光栅智能监测技术

根据混凝土结构的内部应变监测需要，提出了光纤光栅管式封装应变传感器，并对其传感特性进行了研究；探讨了光纤布拉格光栅传感元件在混凝土结构中的布设工艺，并用光纤光栅监测了水泥净浆的固化过程；用管式封装光纤光栅与裸光栅对钢筋温凝土梁进行了应变监测；最后将光纤光栅传感器成功地应用于黑大公路大桥。     

高应变载荷下压电传感器性能研究

压电传感器具有优良性能,可以同时应用于主、被动式结构健康监测技术中,但由于高应变载荷下压电传感器的性能会受到影响,限制了在实际工程中的应用。该文针对高应变载荷下传感器性能进行研究,提出通过增加胶层厚度和减小弹性模量,增强压电传感器的高应变承受能力。定义了阻抗信号变化指数和阻抗信号突变载荷,对压电传感器性能进行表征。实验结果表明,胶层厚度增加,弹性模量减小,会使阻抗信号突变载荷增大,压电传感器高应变承受能力提高。     

低温贮箱回流消能器结构设计及优化

为有效耗散低温贮箱回流推进剂的动能,根据预冷回流的工作环境,设计出了莲蓬状回流消能器。对氧箱和氢箱回流消能器内、外流体的流动特性进行模拟计算,给出在不同工况条件下的迹线、压力场和速度场的分布,得出了回流消能器的局部流体阻力系数,并对氧箱回流消能器的结构参数进行了优化。研究结果证明,莲蓬状回流消能器特殊的结构形式能够提高预冷回流液体能量分布的均匀性,有效降低回流造成的扰动。     

管道损伤处纵向导波模态转换对损伤识别的影响

在管道导波检测中损伤反射回波包含了丰富的损伤相关信息,对回波信号的全面分析有助于识别损伤的几何特征。纵向模态导波与损伤相互作用会发生双模态转换,即L(0,2)导波与L(0,1)导波之间的相互转换。由L(0,2)导波转换而来的L(0,1)导波也反映了管道的损伤特征信息。利用数值模拟和实验方法,研究了损伤沿管道径向和周向扩展时L(0,1)和L(0,2)导波的反射特征。结果表明:L(0,2)导波与非贯穿型损伤相互作用会发生双模态转换现象,而与贯穿型损伤作用时,不发生双模态转换;对于周向长度一定的损伤,L(0,1)导波反射系数随损伤径向扩展呈先增大后减小的趋势,且损伤深度小于管道半壁厚时,L(0,1)导波与L(0,2)导波反射系数相当。研究结果为管道检测过程中评估损伤的径向深度提供了参考。     

一种用于大尺寸结构健康监测的光纤传感器

为了对较大尺寸的复合材料结构进行健康监测,研制了一种干涉型光纤传感器并验证了其性能.传感器由E2000连接器、单窗口光纤分路器、两根端面镀反射膜的单模裸光纤组成.验证结果表明,传感器测量臂的增量与应变增量有线性关系,温度变化对传感器测量臂的长度也有影响,传感器可以用于判断复合材料的损伤,与SMARTEC公司生产的传感器相比,两者测量值相差很小.     

光纤布喇格光栅温度传感特性的研究

对光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了理论分析,并进行了试验验证,得到了利用通信光纤写入光纤光栅的温度传感灵敏度系数。为了提高光纤光栅的温度敏感特性,研究了管式环氧树脂封装光纤光栅的温度传感特性。研究结果表明：光纤光栅对温度非常敏感,具有很好的线性度;经过管式环氧树脂封装的光纤光栅明显地提高了温度敏感特性;用光纤光栅可以方便制作分布式温度传感器。