增材制造三维点阵结构设计、优化与性能表征方法研究进展

增材制造技术与三维点阵结构技术是航空航天装备结构实现轻量化与多功能化的重要途径。针对增材制造三维点阵结构及其设计方法进行概述,重点介绍了增材制造三维点阵结构工程应用、轻质多功能三维点阵结构构型设计方法、三维点阵结构多尺度计算方法与拓扑优化方法、增材制造三维点阵结构性能评价表征方法等方面的研究现状与进展,对增材制造三维点阵结构在材料–结构–功能一体化设计方面的发展趋势进行了展望。

树脂基复合材料缺陷表征与评价方法研究综述

复合材料结构中的制造缺陷严重影响航天装备的服役性能,如何实现复合材料缺陷的高精度检测表征与评价对航天装备的安全性设计意义重大。针对树脂基复合材料缺陷的先进表征技术及评价方法进行概述,重点介绍了复合材料成型工艺与典型缺陷类型、常用复合材料缺陷检测与原位表征技术和复合材料缺陷分析评价方法。通过对复合材料缺陷研究现状的梳理,可见计算机断层扫描技术和基于图像的数值计算方法正以其独特的精确度优势在复合材料缺陷的表征与分析领域崭露头角。同时还对先进的复合材料检测与评价技术在航天装备中复合材料结构安全性设计与可靠性分析方面的应用和发展趋势进行了展望。

校园文化建设与大学生创业能力培养

近年来，随着本科毕业生就业压力的增加、大学生就业意识的转变以及国家政策对大学生创业的支持与鼓励，越来越多的大学生在走出校门以后选择了自主创业，大学生创业的必要性和重要性也已成为多数人的共识。但与此同时，大学生创业的成功率却一直处于较低水准，各类人群对大学生创业的可操作性仍持有不同意见，对高等教育在培养大学生创业能力方面应当发挥的作用也进行了热烈的讨论。

风机叶片固定螺栓拉伸实验及强度计算

为了验证某型风力发电机(以下简称风机)叶片固定螺栓的强度能够满足设计要求,利用DLY-100T液压式万能材料试验机对该型叶片固定螺栓进行了单向拉伸强度实验,得到了螺栓的拉伸极限强度和延伸率、截面收缩率等数据,并对螺栓在使用过程中承受叶片自重载荷和风机运行过程中承受离心载荷这两种工况下的强度进行了校核。实验和计算结果表明,该螺栓能够在两种工况的最恶劣条件下使用,满足设计强度要求。研究结果为风机的设计和安装提供参考。

推进研究生就业质效双丰收

研究生作为21世纪科教事业和经济建设的栋梁,是我国实施＂科教兴国＂战略的重要力量,也是国家建立创新体系和未来夺取世界知识经济制高点的重要资源。数以万计的高层次创新型研究生人才的科学培养和妥善就业,

钝体前缘喷流热防护数值分析

高超声速飞行器飞行过程中面临严重的气动加热,将导致飞行器结构在高温作用下发生破坏,因此必须采取必要的热防护措施。反向喷流热防护因具有可重复使用和防热效果好等特点,适合用在未来的可重复使用航天器中,尤其适用于锐边缘结构的热防护。但反向喷流的加入,使流场变的非常复杂,增加了飞行器壁面热流预测和气动力计算的难度。本文在已有试验基础上数值模拟了反向喷流流场,模型为前端带喷口的钝头结构,自由来流马赫数为3.98,反向喷流与自由来流的总压比分别取0.4、0.6和0.8。数值结果与试验结果拟合良好,初步揭示了喷流热防护的防热机理,并在此基础上,定性分析了给定喷流秒流量下喷流控制参数对降热效果的影响。

形状记忆合金增强复合材料界面剪应力研究

为研究形状记忆合金长纤维增强复合材料界面剪应力的分布情况,基于单纤维双圆柱拔出模型,推导了脱粘区和粘结区界面剪应力表达式.基于复合材料内部温度分布均匀,马氏体体积分数只与纤维内部轴向应力和温度相关等假设,分别讨论了恒定外应力荷载条件下温度(303、323、343 K)、预应变水平(0%、2%、4%、6%)及固定脱粘长度对界面剪应力分布的影响.数值模拟结果表明,通过控制外界温度和预应变水平,可以改变模型最大界面剪应力的值,进而控制界面脱粘现象的发生.对进一步研究SMA长纤维增强复合材料界面力学行为提供了一定的理论参考.

高超声速飞行器二维全尺寸流场数值模拟

基于有限体积法和Roe离散格式进行了数值计算,分析了不同马赫数和攻角下二维全尺寸飞行器的流场,模拟了发动机内部氢/空气燃料的燃烧反应。计算结果表明:设计马赫数条件下,通过采用三级楔形体(压缩角度8°/6°/7°)对气流进行压缩,能保证进气道有足够的气流捕获量,经过压缩后的高压气体与氢燃料充分混合反应,发动机能以良好的状态工作。

航天器轻量化多功能结构设计与制造技术研究进展

轻质多功能结构是航天器装备实现轻量化的重要技术途径,本文针对航天器轻量化多功能结构设计与制造技术进行概述,重点介绍了高承载三维点阵结构、热变形稳定结构、智能折展结构、分离解锁结构、电磁隐身结构、以及复合材料新型连接技术等方面的现状及发展趋势,浅析了航天器装备新型结构研制面临的关键技术问题。

金属增材制造若干关键力学问题研究进展

金属增材制造是一种兼顾复杂结构和高性能构件成形需求的颠覆性制造技术,在航空、航天、交通、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间.该技术大规模推广应用所面临的制造效率和控形保性挑战是一个涉及力学、光学、材料、机械、控制等多学科交叉的难题.本文针对其中涉及的若干关键力学问题,阐述了近年来国内外在面向金属增材制造的结构拓扑优化设计、制造过程数值模拟、成形材料与结构的缺陷表征和性能评价方面的研究进展,并对金属增材制造的结构设计-制造模拟-性能评价的发展趋势进行了展望.

SMA丝表面纳米SiO_2改性对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度的影响

为了研究形状记忆合金(SMA)丝增强环氧树脂复合材料的界面粘结行为,首先通过单纤维拔出试验测定了SMA/环氧树脂界面的粘结强度,重点考察了埋入深度对界面极限粘结强度及其拔出行为的影响。然后,结合ABAQUS有限元分析方法,利用基于表面内聚力行为的单元对SMA丝拔出过程中应力分布随拔出时间的变化关系进行了模拟。最后,针对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度较弱的缺陷,提出了利用纳米SiO2改性SMA丝表面提升材料界面粘结强度的方法,并通过拔出试验进行了验证。结果表明:随着埋入深度从1.0cm增加到1.5cm和2.0cm,最大拔出载荷显著增加,平均界面粘结强度却逐渐下降。当纤维埋入深度为2.0cm时,在0.300s时临界脱粘出现。利用在SMA表面涂覆纳米SiO2颗粒的方法可以增加纤维的表面粗糙度,进而有效提高SMA丝增强环氧树脂复合材料的临界拔出强度。研究结论为SMA丝在实际工程领域中的应用提供了理论指导。

基于内聚力模型的形状记忆合金短纤维增强树脂基复合材料的模拟分析

通过单纤维拔出实验和单轴拉伸实验,测定了形状记忆合金(SMA)增强树脂基复合材料的界面脱粘剪切强度和单向随机分布SMA短纤维增强复合材料的拉伸强度。根据蒙特卡罗法和边界条件控制方程,编写了适于软件调用的单向随机分布短纤维增强复合材料的APDL语言生成程序,建立数值模拟模型。基于指数型内聚力模型,对SMA纤维与环氧树脂基体界面分离(即界面脱粘)过程进行了有限元模拟。结果表明:相同纤维体积分数下,随着纤维长细比的减小,复合材料整体弹性模量逐渐降低;温度驱使SMA纤维弹性模量发生变化,可以有效提高复合材料整体弹性模量。

纳米TiO_2颗粒弱界面增强树脂基复合材料宏观力学行为有限元模拟

基于蒙特卡罗法,编写了随机分布颗粒增强复合材料的二维代表体积单元生成程序,建立了纳米颗粒增强树脂基复合材料的有限元模型,其中采用双线性内聚力模型描述复合材料弱界面的应力与位移关系。通过纳米TiO2颗粒增强环氧树脂基复合材料应力应变行为模拟结果与文献结果对比,证明了模型的有效性。讨论了弱界面情况下,TiO2颗粒质量分数与颗粒尺寸对复合材料宏观有效模量的影响,并对复合材料弱界面渐进损伤过程进行了非线性分析。结果表明:随着纳米TiO2颗粒质量分数增加,复合材料杨氏模量和断裂延伸率均有所增强,但材料屈服强度有所降低;相同颗粒质量分数情况下,随着颗粒尺寸的增大,颗粒与基体材料之间界面单元总长度减小,复合材料断裂延伸率有所下降。

热膨胀系数可控二维双金属点阵结构

热膨胀系数可控的力学超结构,有望显著提高极端热环境下电子器件和光学设备的尺寸稳定性和指向精度.前期针对热膨胀可控力学超结构的设计理论和性能评价方法已开展了大量研究,但如何实现近各向同性可控热膨胀变形和结构高承载特性仍面临诸多挑战.本文提出一种双金属点阵超结构,宏观等效热膨胀系数调控范围为75 ppm/K-−45 ppm/K,宏观等效模量达到80 MPa,建立了考虑双金属材料真实连接边界条件的理论预示模型,可准确预测几何构型与材料组元对结构热变形的影响规律,并通过实验验证了几类典型铝、钛、因瓦合金双金属点阵超结构的可控热变形行为,与传统工程材料相比其性能更加优越.