2195-T8铝锂合金疲劳多裂纹融合试验与仿真研究

铝锂合金作为航空航天广泛应用的合金材料,其疲劳断裂行为的研究对结构安全性评价具有重要意义。以第三代铝锂合金2195-T8为研究对象,通过恒幅拉-拉疲劳试验和有限元方法对2195-T8铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与仿真研究。基于断面显微测量与观察,在仿真模型中引入多个初始裂纹,模拟多裂纹的融合扩展过程,获得多裂纹独自扩展、交融时扩展和融合后扩展的规律。结果表明:裂纹融合前,在疲劳循环载荷作用下,裂纹尖端应力强度因子总体上不断增大,塑性区域体积增加区域平缓;当裂纹相互融合时,裂纹面处应力强度因子瞬时增大,远高于其余裂尖数值大小;随着裂纹进一步融合,尖端应力强度因子数值趋于平稳;裂纹完全融合后,到达裂纹快速扩展阶段,塑性区域体积与扩展步数呈正比增加,扩展速率呈现先快后慢的规律,裂纹面交汇融合成新的椭圆形状裂纹面。

重复使用火箭贮箱焊接接头失效准则及高风险失效危险区确定研究

贮箱是重复使用火箭的关键部件之一,焊缝的完整性评定是重复使用火箭贮箱设计制造的难题。本文根据断裂力学弹塑性原理及双参数2A级失效评估方法,对重复使用火箭贮箱焊缝裂纹进行定量评估。基于贮箱焊缝完整性评定流程,给出求解贮箱箱底焊缝剩余强度和临界裂纹尺寸的方法,结合实例确定了典型贮箱高风险失效危险部位。计算结果表明,结构临界裂纹尺寸随外加应力增加而减小,剩余强度随临界裂纹长度增加而减小;在相同外加应力下,临界裂纹尺寸随结构外径的降低而减小;在一定临界裂纹尺寸下,剩余强度随结构外径增加而增加。

重复使用液氧贮箱设计、制造与试验研究

重复使用贮箱是重复使用运载器的关键部件,使用寿命长,受力复杂,构型独特,是重复使用运载器研制的难点,为找到一种科学合理的研制方法,本文对重复使用液氧贮箱的设计、制造与试验进行研究。在传统火箭贮箱研制的基础上,进行了创新研究,阐述了设计思想、设计理念和贮箱材料选择,发明了液氧贮箱的前支撑、消能器与箱内附件的连接结构;对箱底的成型工艺和箱体的焊接方法进行研究得出:整体旋压成型工艺优于传统的瓜瓣拼焊工艺,真空电子束焊接可以保证箱体质量和尺寸精度;关于试验的创新包括用试片级前支撑结构选型试验和强度极限试验取代全尺寸真实环境试验,进行箱外消能器测试而不是箱内测试,以及将光纤检测技术纳入传统的箱体静力试验。

热带海洋大气条件下2219铝合金FSW接头力学性能研究

对8 mm厚的2219铝合金板进行了搅拌摩擦焊试验,在热带海洋大气条件下对接头表面进行暴露试验,并结合扫描电镜(SEM)、万能拉伸试验机等研究了不同暴露时间下2219铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀形貌和力学性能。结果表明,随着暴露时间的延长,接头的拉伸性能降低,暴露3月后接头抗拉强度为400 MPa,断后伸长率为17.53%,暴露12月后抗拉强度下降到363.25 MPa,断后伸长率下降到15.9%;断裂形式由韧性断裂发展为局部脆性断裂,最终发展为大部分脆性断裂。

复合材料低速冲击损伤分析方法

为了研究复合材料层间损伤,建立了一种新型零厚度界面单元模型,可以准确预测复合材料低速冲击与冲击后压缩过程中的分层损伤.模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入,并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序VUEL中实现.层内使用三维实体单元,采用三维Hashin准则作为纤维与基体损伤的判据,并在用户子程序VUSDFLD中实现.将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料(CCF300/5428)低速冲击与冲击后压缩的模拟分析中.结果表明:此方法能够准确预测复合材料低速冲击与冲击后压缩过程中的损伤,为复合材料低速冲击损伤分析提供了一种有效的方法.

复合材料低速冲击永久凹坑深度预测方法

基于赫兹接触定律,建立了复合材料层板低速冲击模型,在此基础上提出了复合材料层板冲击后永久凹坑的理论计算方法。通过对T700/5428和T300/5428两种材料层板低速冲击永久凹坑计算结果与试验结果的对比,证实了这种方法在较小冲击损伤情况下的可行性与有效性。通过这种方法,可以为复合材料冲击性能的预测提供一种参考。

探究煤制油液化化工工艺

煤制油是一种重要的石油替代技术,煤制油工艺对推进能源的可持续发展战略有着重要的意义。本文重点探讨煤制油液化化工工艺技术和煤制油技术的应用领域与产生的深远影响作用,以期能为煤制油液化化工工艺提供参考价值。

探究复杂水文地质条件下矿井防治水技术

本文针对复杂水文地质条件下矿井防治水技术开展探索,从"查、堵、截、疏、排、探、防、躲"八个方向,对如何实现有效的防治水提出一些见解。矿井的水文地质具有空间上的不可预测性、难探测性、多变性、复杂性,需要根据实际现状实施可行的防范对策,才可以实现矿井防治水能力的提升。

浅析地质录井技术在煤矿地质勘探中的应用

在煤矿地质勘探中,勘探技术是非常重要的环节之一。地质录井技术是煤矿勘探中应用比较广泛的技术,能够帮助煤矿勘测的技术人员深入了解煤炭及煤层气状况的各种信息。为分析地质录井技术在煤矿地质勘探中的应用,先分析地质录井技术的相关知识,进而研究不同地质录井技术的应用,为煤矿勘探提供一些参考。

复合材料静压痕与落锤冲击初始损伤对比试验

为了研究复合材料层合板的分层起始载荷,对不同材料体系和不同铺层数的复合材料层合板进行了准静态压痕试验和落锤冲击试验.得到了复合材料层板的分层起始载荷和冲击分层损伤能量门槛值,并对损伤情况进行了分析.结果表明,层合板的落锤冲击试验的分层起始载荷与冲击能级有关,并且分层起始载荷值随冲击能级提高而增加;准静态压痕试验的分层起始载荷值要低于低速冲击试验的分层起始载荷值;当冲击能量达到层板分层损伤能量门槛值时,层板发生大量分层损伤,层合板刚度出现急剧下降.

浅谈矿井地质工作的重要性

在煤矿的生产过程中矿井地质工作发挥着重要的作用,矿井地质工作是煤矿安全生产必不可少的基础性工作,做好矿井地质工作,可以有效避免多类事故的发生,符合高产高效矿井建设的需要,对与促进煤矿安全生产来说具有极其重要的意义。本文首先阐述了矿井地质工作的主要事项,重点论述煤矿生产中矿井地质工作的重要性,为煤矿完成采煤工作面的高产高效任务提供了重要的理论支持。

贮箱Y形环焊接残余应力及其对承载行为的影响

为了阐明贮箱Y形环环缝焊接残余应力对其承载行为的影响,以大型运载火箭贮箱Y形环为研究对象,采用数值模拟计算得到Y形环与箱筒段环缝焊后残余应力;然后分别在考虑和不考虑残余应力情况下,进一步计算Y形环承受内压载荷时的应力分布。结果表明:环缝焊接在接头区域产生很大的残余应力,最大等效应力位于部分熔化区,最大值达到358 MPa;焊接残余应力对远离接头的部位承载时的应力基本没有影响,主要导致接头区域的应力提高,且使Y形环承载时的等效应力最大值也略有增大;焊接残余轴向应力和内压产生的轴向应力在接头内表面都是拉应力,两者叠加导致轴向拉应力明显增大。

我国航天运载器复合材料贮箱应用展望

对国外复合材料推进剂贮箱发展历程进行了系统的调研和综述,提出了复合材料在推进剂贮箱中应用的若干关键问题,包括材料、结构设计技术、成型工艺、无损检测与健康监测技术及试验测试技术等。根据国内复合材料发展情况,对我国航天运载器复合材料贮箱前景进行了展望,提出了分阶段实现复合材料贮箱应用的途径,为我国未来复合材料贮箱发展提供一定指导。

TIG与FSW焊接工艺下2219铝合金疲劳裂纹扩展性能研究

目的研究钨极惰性气体保护焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金焊接接头疲劳性能的影响,并探究这2种不同焊接技术条件下焊接接头疲劳裂纹的产生与裂纹扩展原理,了解2种焊接接头的抗裂纹扩展能力,为工程实践应用提供数据参考。方法采用疲劳裂纹扩展试验方法,测试上述2种焊接工艺条件下焊缝金属和热影响区组织的疲劳裂纹扩展速率da/dN和阈值,使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察并分析金相组织和疲劳断口形貌特征。结果疲劳裂纹倾向于沿裂纹处萌生,裂纹的存在成为主要的裂纹扩展源头,有利于加速裂纹向前延伸。热影响区由于组织结构不均匀,不同位置的晶粒尺寸存在明显差异,疲劳裂纹扩展路径倾向于沿靠近焊缝一侧向靠近母材区域扩展。TIG焊接工艺下焊缝金属和热影响区的裂纹扩展速率明显低于FSW焊接工艺下的焊缝金属和热影响区,与此同时,TIG焊接接头表现出优良的抗疲劳裂纹扩展性能。结论通过此研究,建议2219铝合金焊接接头采用TIG焊接工艺,抗疲劳裂纹扩展效果更佳。

脑缺血大鼠小胶质细胞转化生长因子β_1的表达

目的观察脑缺血时细胞转化因子TGF-β1的表达及其对脑缺血的影响。方法选择成年健康雄性Wistar大鼠64只,体重为250～400g。随机分为8组(正常对照组,假手术组,脑缺血5min后24、48、72、120、168、336h处死组,每组8只。采用四血管短暂前脑动脉缺血模型(four-vesselmodeloftransientforebrainischemia,FV-TFI),观察大鼠脑缺血后1～14dTGF-β1在不同部位的动态表达情况。结果正常对照组及假手术组,脑中有极少量的TGF-β1表达,海马区所有锥体细胞均可见很微弱的TGF-β1表达,无显著性差异(P>0.05);TGF-β在FV-TFI后的表达集中在皮质及皮质下的白质内,主要是小胶质细胞和极少数巨噬细胞,脑皮质缺血区锥体细胞亦有表达;TGF-β1的表达呈现一动态变化过程,且不同部位的表达存在差异,缺血后24h最高,14d后接近正常水平。结论TGF-β1与脑缺血损伤的整个过程密切相关,并在其中起着一定的作用。

2219铝合金TIG和FSW接头力学及疲劳性能

目的研究钨极氩弧焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)对2219铝合金(母材)力学及疲劳性能的影响。方法通过拉伸试验,得到了母材、TIG和FSW接头的抗拉强度和伸长率;通过疲劳性能试验测试了母材、TIG和FSW接头在不同应力下相应的疲劳寿命,根据疲劳试验结果绘制了其试样的S-N曲线;使用扫描电子显微镜观察并分析了疲劳断口的形貌特征。结果未焊接的铝合金母材抗拉强度和伸长率最高,分别为506 MPa和15.92%;TIG接头抗拉强度和伸长率分别为330 MPa和7.65%,FSW接头抗拉强度和伸长率分别为310 MPa和8.74%。母材、TIG和FSW接头等3种疲劳试样在2×10^(6)次循环下的疲劳强度分别为129、108、115MPa,其疲劳断口均可分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区,疲劳裂纹分别起始于试样表面的局部变形区、第二相夹杂物和“吻接”缺陷。疲劳裂纹扩展区的主要形貌为疲劳辉纹和二次裂纹,瞬间断裂区以脆性断裂为主。结论TIG和FSW等2种焊接工艺均导致了2219铝合金的强度、塑韧性和疲劳性能降低,其接头表面的第二相夹杂物和“吻接”缺陷促进了疲劳裂纹的萌生。

用于航天器贮箱的复合材料层合板低速冲击损伤及其渗漏规律研究

得益于优异的力学性能和减质优势,贮箱复合材料化已成为新一代航天器的重要特征之一,而复合材料贮箱的冲击后渗漏问题须要重点关注。针对一种用于航天器贮箱的含表层机织布复合材料层合板,通过依次开展低速冲击试验、C扫描损伤检测和氦质谱渗漏检测,获取不同能量冲击后层合板的内部分层损伤和渗漏率,并对比分析了机织布分别置于冲击侧和背侧时层合板的渗漏规律。结果表明,将机织布层置于冲击背侧时,层合板的冲击渗漏门槛值显著提高,且发生渗漏时出现目视可见损伤。

基于焊缝特征导波的搅拌摩擦焊损伤定量识别

搅拌摩擦焊焊缝损伤定量化检测是焊缝服役性能评价的重要手段,但如何利用尽可能少的传感器结合焊缝自身特性实现焊缝内损伤的高效识别是挑战性问题.本文通过研究超声导波在焊缝中传播时因能陷效应形成的焊缝特征导波,提出基于焊缝特征导波的焊缝损伤定量化识别方法.首先绘制了2219铝合金超声导波频散曲线,并介绍焊缝特征导波形成机制与损伤定位原理;然后对比分析3种不同类型的压电传感器激励和接收焊缝特征导波的信号特性,确定以长度伸缩型矩形压电传感器进行焊缝内不同损伤扩展实验.实验结果表明,随着孔深和孔径的增大以及裂纹长度的增加,焊缝中损伤特征导波反射回波的幅值基本上均呈线性增长的趋势.

6082铝合金激光填丝焊接头组织及力学性能研究

以3 mm厚6082-T6铝合金板为母材进行激光填丝焊接,研究激光功率与焊接速度对焊缝成型、微观组织及力学性能的影响。结果表明,在激光功率为1800 W、焊接速度为0.9 m/min时,焊缝成型最好。接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势,热影响区处存在明显的软化。接头抗拉强度可达300 MPa,伸长率为3.60%。在焊缝背面熔透的条件下,随激光功率增大或焊接速度减小,焊缝的整体成型质量逐渐变好,焊缝中心晶粒尺寸增大,力学性能变差。同时随着激光功率增大,接头气孔数量、尺寸及气孔率均增大。由于6082铝合金本身具有较高的热裂纹敏感性,而且在填丝焊过程中加入Zn,易形成低熔点共晶相,在热循环作用下局部液化导致沿晶开裂。