涂层/基体体系的界面应力分析

针对热防护涂层的承载特征,建立了涂层、基体体系的平面应变模型.以均匀应变差比拟热膨胀失配,基于最小功原理,推导了完整涂层/基体界面应力的级数解.分析结果表明,在自由端面附近,界面应力集中明显,其峰值达到了与涂层内拉应力相当的量级.涂层膨胀或收缩,界面正应力分别呈现压应力或拉应力状态,界面剪应力也发生方向交变.

超声速流场条件下激光辐照耦合效应数值模拟

激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题,其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学(CFD)和有限元方法,对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布,利用有限元方法计算平板的温度分布,并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数,激光区域在6 Ma条件下存在温度的谷值,小于等于6 Ma条件下主要体现为冷却效应,而6 Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加,使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。

身管炸膛事故的力学诊断

在勘察断口特征和弹道痕迹的基础上,分析了某型号武器身管炸膛事故的力学过程,揭示该事故缘于连续射弹的累积热,以及留膛弹头和继发弹头压缩膛内残存气体形成的高温高压.

涂层界面性能测试的类悬臂梁模型

提出了涂层界面性能测试的类悬臂梁模型,并以有限元方法分析了涂层/基体界面处的应力及加载点位置、支撑点位置、基体厚度对界面应力状态的影响。结果表明:加载点位置和支撑点位置对界面应力状态影响显著,基体厚度变化对界面应力状态的影响没有明显的规律性。因而,有可能通过改变加载点位置和支撑点位置设计涂层/基体界面的断裂模式。同时对涂层的约束模式,即涂层表面完全约束和部分约束对涂层应力状态的影响进行了分析。分析表明将涂层完全约束有利于抑制涂层断裂。

侧面压入法评价涂层界面结合性能的影响因素

采用数值模拟与实验测量相结合的方法,以钢基镀铬层为对象,研究了侧面压入法评价涂层界面结合性能的影响因素,包括压头形状、压入点距离和涂层厚度等。结果表明:侧面压入导致涂层扇形脱落,脱落尺寸随压入点距离增大而增大,与有限元计算结果符合较好。经综合分析,推荐实验规范为:压头为90°圆锥,压入点距离为涂层厚度的2～3倍。

MATLAB在Cr涂层微裂纹组态分析中的应用

镀Cr身管在使用时普遍存在涂层剥落问题，本文结台我国某新型号机枪枪管的研制工艺，对涂层微裂纹组态、控制因素及其与破坏模式的关系进行研究。鉴于微裂纹的纳米级宽度。本文通过特殊的金相制样方法将其扩宽，从而得到反映微裂纹组态的低倍照片。应用MATLAB对微裂纹特征进行统计分析，得出微裂纹密度、长度等特征参数与涂层失效模式间的对席关系，同时证实基体激光离散预处理对微裂纹组态有控制作用。

高超声速飞行器结构热-声振耦合动力学研究进展

高超声速飞行器服役环境十分复杂,气动热、气动力和强噪声等多种环境载荷的共同作用,给飞行器结构安全性带来了巨大挑战;尤其在极致追求结构轻量化设计和实现时,热-声振耦合效应将会十分显著。本文大致总结了国内外高超声速飞行器热-声振耦合动力学研究的主要进展,归纳了在典型热、声及其耦合环境作用下飞行器结构的动力学响应,梳理了动态载荷环境结构动力学建模、计算方法和实验分析方法,描述了结构热-声振耦合动力学理论基础,并探讨了高超声速飞行器结构热-声振耦合动力学研究的重要方向。

柱形杜瓦容器圆端板的结构设计与分析

杜瓦瓶是射电望远镜上接收机系统的前端。文中针对一种柱形杜瓦容器的结构特点,应用经典板壳力学理论,分析计算了在两种实验工况下,即大气压力单独作用、及大气压力与横向外力同时作用时,圆端板的结构尺寸。推导出了均布载荷及横向载荷共同作用下的中心开孔圆板挠度公式。并在ANSYS上,建立了模拟真实载荷条件下杜瓦容器的有限元模型,计算了变形场,逆向检验了结构的可靠性。

柱形杜瓦瓶端盖密封结构有限元分析

建立了针对柱形真空杜瓦容器端盖密封结构的轴对称模型。基于有限元软件ANSYS的结构非线性分析模块,分析了内、外密封圈与端盖的接触响应,得到了中心盖板的挠度、密封圈的变形与接触压力。求解了考虑密封圈的变形抗力时,螺栓需提供的压紧力附加值,其分析结果对类似结构杜瓦瓶的设计有一定的参考价值。

局部热载荷诱导热障涂层界面分层断裂问题

以激光辐照对热障涂层面层进行局部加热,模拟超燃冲压发动机燃烧室热障涂层服役的高热流、高温度梯度载荷环境,研究热障涂层的可能破坏模式.首先给出了YAG激光局部加热试验方法、过程和界面破坏的典型形貌;然后,基于理论分析与有限元模型化研究,计算了表面局部受热时热障涂层体系的温度场、变形场和应力场,分析了热障涂层破坏的力学机制.研究结果表明,在这种局部迅速加热的载荷条件下,热障涂层将由于陶瓷层-粘接层的界面分层断裂而失效.参数化模型研究发现热障涂层体系的关键结构参量、性能匹配对界面分层断裂驱动力具有显著影响且存在优化区间.

整体壁板激光辅助预应力成形

整体壁板成形是大飞机制造的关键难题之一。本文探索了激光辅助预应力成形方法应用于整体壁板这一类筋条加强结构工件的可行性。该方法的原理是:首先对整体壁板施加弹性载荷,然后用激光束扫描并加热其弹性变形能集中区域,通过降低该区域材料的屈服极限促使弹性变形能转化为塑性功,实现整体壁板的塑性成形。对网格筋条加强结构试件进行了激光辅助预应力成形试验和有限元分析以及时效成形试验,验证了激光辅助预应力成形方法的可行性,并讨论了激光扫描道次与工件成形效率的关系。

工艺参数对激光辅助预应力成形效率的影响

针对激光辅助预应力成形问题,建立了相应的有限元模型,并进行了实验验证。通过无量纲参数,研究了预应力水平和激光工艺参数对激光辅助预应力成形效率的影响规律。结果表明,在弹性范围内,预应力越大,成形效率越高;在扫描速度和功率密度给定的情况下,成形效率随光斑半径增加而增加;在扫描速度和光斑半径给定的情况下,成形效率随功率增加而增加;在光斑半径、输入能量给定的情况下,成形效率随扫描速度增加而增加。

“乒乒乓乓”在千分之一秒的撞击中,藏着什么秘密

乒乓球运动是我国的传统优势项目,在历届奥运会中,我国乒乓球队都有十分优异的表现。为成绩自豪的同时,大家有没有注意过乒乓球比赛的细节呢?比如:小小的乒乓球,是如何拥有巨大力量的呢?为什么赛前裁判要特意检查比赛双方的球拍?参赛人员为什么要自带球拍?