激光直接沉积成形增材制造技术在飞机起落架上的应用研究

激光直接沉积成形对于飞机起落架制造具有"变革性"意义,具有突破规格限制、减少原材料浪费、缩短加工制造周期等技术优点,在未来飞机起落架快速试制方面具有较为明显的技术优势及应用前景。目前已突破A-100钢激光直接沉积增材制造成形工艺、性能质量控制等关键技术,试制的起落架零件已在飞机上实现领先试用,力学性能基本达到材料锻件水平。但面向该技术的推广应用仍面临着成形工艺策略、热处理控制、无损检测、构件表面强化及综合验证等关键技术的进一步突破。

TA15钛合金线性摩擦焊在飞机结构上的应用研究

针对TA15钛合金的线性摩擦焊开展了焊后热处理制度优化研究,在确定的热处理制度下测试了线性摩擦焊接头的力学性能,开展了具有典型结构特征的四点弯曲梁的静力/疲劳试验研究。研究结果表明:TA15钛合金线性摩擦焊接头的静强度、疲劳性能和断裂韧性等均较好,可以用于飞机结构件的焊接。

飞机口盖复合垫片密封结构设计研究

所提出的飞机口盖复合垫片密封是一种特殊的密封结构型式,通过其结构特点分析、密封机理研究、试验验证可知,在同样压力均布载荷作用下,垫片变形与摩擦力的约束作用存在密切联系,垫片材料向周边侧向流动受到限制,仍在近似原体积空间内有效填充,由此提高密封性能。双层垫片的匹配厚度为1∶1时,其密封填充性最好。这种密封结构设计在飞机生产或服役阶段均容易实现改装。

Ti6Al2ZrMoV精密铸件疲劳性能研究

对Ti6Al2ZrMoV精密铸件进行了400、460和520 MPa三种不同应力水平下的疲劳性能试验。试验载荷采用三角波和轴向循环加载,加载系数K=0.4,应力比R=0.1,且在等幅应力下进行。结果表明,400和460 MPa应力水平下,铸造Ti6Al2ZrMoV合金具备良好的疲劳性能。随着应力水平的提高,疲劳寿命显著下降,520 MPa应力水平下的疲劳寿命均值仅为36.8×104周次。断口观察和分析表明,精密铸件内部冶金缺陷和表面质量等因素,是影响合金疲劳性能的主要原因。

基于遗传算法的温差发电系统模块布局优化设计

温差发电在航空航天等极端环境供电和汽车余热利用等领域具有重要的应用,然而低的热电转换效率严重限制了其发展。目前主要从提高材料本身性能和优化热电模块结构两方面提升性能。本文从整体出发,建立了基于遗传算法的温差发电系统模块布局优化设计方法。融合已有的解析模型,发展了能够快速获得系统电输出功率的性能评估方法;通过遗传算法,以废热气体的热电转换为例,实现了温差发电系统热电模块的布局(数量与位置)设计;讨论了废热气体流动速度和温度的影响规律。研究表明,相比于全覆盖热电模块设计方案,优化的布局方案以更少的热电模块获得了更高的电输出功率,从而证实并非布置的热电模块越多越好,存在最优的热电模块数量和位置。该研究为提升温差发电系统输出功率提供了一种可能的途径。

基于连续损伤模型的复合材料波纹梁压溃分析

复合材料的耐撞性受到了广泛重视,而波纹梁因其优异的抗屈曲构型被广泛应用于飞机翼梁和直升机底板等经常发生碰撞的结构中。进行了复合材料波纹梁的屈曲分析,研究了高度对波纹梁破坏模式的影响。建立复合材料波纹梁的连续损伤单波模型,层内基于Hashin判据建立含损伤因子的损伤刚度矩阵,层间根据二次名义应力准则和B-K准则模拟损伤演化,并通过典型复合材料波纹梁压溃试验验证了所建立模型的正确性。基于单波分析模型,通过施加周期性边界条件和反对称边界条件,研究了多波结构的吸能特性。

微生物菌肥的特点及其作用机制研究进展

微生物菌肥是一种能够活化和改良土壤的环境友好型肥料,可以促进农作物生长,增强农作物的抗逆性,提高农作物的产量与品质,有利于农业的可持续发展。文章在介绍微生物菌肥的特点基础上,综述了微生物菌肥活化土壤、调节作物生长、抑菌抗病和诱导抗逆性的作用机制,并展望了微生物菌肥的发展前景。

含孔隙的2.5D编织陶瓷基复合材料弹性常数预测

为获取更为全面的编织陶瓷基复合材料弹性常数,支撑材料力学性能研究,提出考虑纤维性能退化和基体孔隙的编织陶瓷基复合材料弹性常数预测方法。围绕2.5D编织陶瓷基复合材料,通过微焦点断层扫描获取材料孔隙率和孔隙分布,并测量碳化硅纤维单丝经热处理后的高温强度和模量。再结合细观力学有限元法理论,通过Digimat建立含孔隙的2.5D陶瓷基复合材料代表体单元有限元模型,计算得到材料弹性常数。同时对元件级试验件进行了室温单向拉伸和面内剪切试验,弹性常数计算值和试验值吻合较好,验证了该方法可以用来预测含孔隙的2.5D编织陶瓷基复合材料的弹性常数,为其力学性能与失效机理分析建立基础。

激光焊接大型整体壁板设计与考核方法

先进战斗机对机体结构提出轻量化、长寿命、高精度等的迫切需求,牵引机体结构的构型向着大型整体化、精准化的创新方向发展。这些不同于传统结构的创新结构构型给结构设计、制造以及考核评价带来新的挑战。论述了基于激光焊接的大型整体壁板的技术优势、设计思路、计算分析,以及考核评价方法,和采用这种创新设计所取得的技术收益。为未来战机大型整体壁板的应用奠定了良好的技术基础。

激光选区熔化成形铝合金板与CFRP复合材料层合板螺栓连接结构失效分析方法评估

对激光选区熔化成形(SLM)铝合金板与碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板两列四排沉头螺栓单剪连接件在拉伸载荷作用下进行了数值分析和试验研究。基于渐进损伤法的三维有限元模型准确地预测了连接件材料损伤萌生和演变,对比试验和三维有限元所得钉载比例、极限载荷及失效模式,可以发现,通过拟合SLM铝合金板断裂应变和应力三轴度曲线,编写UMAT子程序引入韧性准则和Hashin失效准则的三维有限元模型预测的连接件失效载荷与试验值误差仅为1.9%,且失效模式均为净截面拉断,两者吻合,此方法可以满足工程精度要求。利用经过验证的数值模型,分别预测了SLM铝合金板和CFRP层合板损伤演变过程,并分析了SLM铝合金板刚度对连接结构失效模式的影响,当SLM铝合金板厚度增大到4mm时,连接结构失效模式由SLM铝合金板净截面拉断转移到CFRP层合板上。