航空发动机GH3230高温合金层板结构TLP扩散焊接制备及力学性能研究

随着更高推重比需求的不断提高,航空发动机热端部件不仅需要耐高温材料,更需要冷却效率更高的结构形式,本文采用自主研制的KNiCr–5中间层在1200℃保温4 h的工艺条件下TLP扩散焊接制备了GH3230高温合金多孔层板冷却结构,测试了层板结构模拟件的焊接质量和接头力学性能。超声检测结果表明,层板模拟件所有柱形结构(扰流柱)与底板(冲击板)焊接完好,未发现任何缺陷。焊缝形成了均匀的固溶体组织,无任何化合物相、裂纹和孔洞缺陷存在。室温/950℃高温拉伸测试结果表明,层板板柱结构模拟件和GH3230高温合金棒材对接结构全部断裂在GH3230高温合金基体,焊缝强度均明显高于GH3230高温合金。高温拉伸断裂试件的延伸率高达52%,薄板焊缝90°三点弯曲后无开裂,微观观察无裂纹等缺陷,表明了焊缝具有优异塑性。优异的焊接质量和性能保证了焊缝结构承受高温载荷时能达到GH3230高温合金基体的传热和承力性能,避免了焊缝成为整个层板结构薄弱环节。

纤维金属混杂层板抗侵彻性能的仿真分析

【目的】根据舰船轻量化的设计要求,纤维增强复合材料存在着抗冲击性能差等问题,需对其抗冲击性能进行研究。【方法】建立有限元模型,对一种适于海洋环境的玄武岩/钢混杂层板的抗侵彻性能进行研究,并验证其有效性。再对各工况下混杂层板的弹道性能和失效行为进行对比分析。【结果】多数情况下3/2铺层靶板的防护性能最好,复杂的铺层结构能够优化混杂层板的失效形式,使背板附近的铺层更倾向于呈现拉伸断裂的破坏形式。【结论】该破坏形式有利于纤维增强复合材料发挥其性能优势,提升防护效果。

不同铺层结构GLARE层板弯曲失效机理的声发射研究

玻璃纤维增强铝合金(Glass Fiber Reinforced Aluminum,GLARE)层板是一种在航空工业中被广泛使用的混杂复合材料。本研究采用三点弯曲试验方法对其进行弯曲加载,同时利用声发射技术(Acoustics Emission,AE)对弯曲过程中层板的损伤行为进行实时监测,并基于多AE参数及K-means聚类方法探究了不同铺层结构GLARE层板的弯曲性能及失效机理。结果表明:铝合金的铺层位置对GLARE层板的弯曲性能有显著影响;最外层铝合金与复合材料层的变形协调作用可以有效延缓损伤的起始与演化。GLARE层板在弯曲失效过程中的损伤模式及对应的峰值频率为:0~50 kHz代表铝合金损伤,80~210 kHz代表基体开裂,210~320 kHz代表纤维剥离和界面分层,320~400 kHz代表纤维断裂。

无层板竖井内大口径管道支撑体系施工技术的应用分析

本文针对无层板竖井大口径管道支撑体系不同的安装方法进行了研究,通过技术创新研究出一种无层板竖井大口径管道支撑体系及施工方法。该方法广泛适用于工业及民用建筑等无层板竖井内大口径管道的施工。该方法因技术先进性、经济合理性、节能环保性而被广泛应用,受到建设单位和监理单位及有关专家的好评,具有良好的经济效益和社会效益。

多层板半固化片防错方法谈

0引言印制电路板(printed circuit board,PCB)生产中用到半固化片(prepreg,PP),因其树脂处于半固化状态,固称其为PP。多层PCB压合过程中PP多放、少放、错放等造成损失成本越来越高,因此PCB工厂对PP规格、数量等管理的系统化。

热塑性纤维金属层板抗冲击性能研究与优化

为研究热塑性纤维金属层板的抗冲击性能,通过拉伸实验测量所用复合材料力学性能,为有限元仿真建模提供材料参数。采用2024-T3铝合金与玻璃纤维增强改性聚酰胺6复合材料预浸料制备正交铺层热塑性纤维金属层板,并对其进行落锤低速冲击实验。利用LS-DYNA建立数值仿真模型并计算,仿真结果与实验结果误差在10%以内,证明建模方法与材料参数的准确性。针对每层铝板厚度与复合材料铺层层数,选取碰撞峰值力PCF、等厚度吸能量TEA和层合板质量M为目标函数,对纤维金属层板进行多目标优化设计。结果表明:优化后纤维金属层板抗冲击性能与轻量化指标均得到有效提升,为工程实际应用提供参考。

侧压型竹层板用竹条分级研究

按照GB/T 17657—2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的三点弯曲法,先测试竹条径向两面(近竹青面和近竹黄面)各节间和节部的抗弯弹性模量,然后将试件从宽度方向一分为二,测试其各对应位置的弦向抗弯弹性模量和静曲强度。探讨竹条节间中心位置不同方向的弹性模量相互之间及其与弦向静曲强度之间的关系,并建立相应的数学模型;分析竹节对竹条弹性模量的影响,确定侧压型竹层板用竹条的实用分级方法;按中间点径向抗弯弹性模量对竹条进行分级,并测试其弦向静曲强度,分析竹条分级的可靠性;将不同等级的竹条分别制备侧压型竹层板试件,测试其静曲强度和抗弯弹性模量,验证竹条分级的有效性。结果表明:通过测量竹条节间径向两面抗弯弹性模量并计算其平均值,可以较准确地推测其弦向抗弯弹性模量值;通过测试竹条某节间径向两面抗弯弹性模量的平均值,可以很好地预测该部位的弦向静曲强度;仅测量竹条中间点(无论是节间还是节部)的径向抗弯弹性模量就能较好地推测出整根竹条的弦向抗弯弹性模量;采用竹条中间点径向抗弯弹性模量分等可以对竹条(弦向静曲强度)进行有效分级;按竹条中间部位的径向抗弯弹性模量对竹条进行分级,其侧压型竹层板的分级效果显著。

车用纤维金属层板构件冲压变形行为研究

纤维金属层板(fiber metal laminate,FML)是一种新型轻量化混杂材料,逐渐被应用于汽车等运载装备领域,但其成形过程受多种参数影响,成形过程中的应力应变分布规律尚不清楚。选用T300碳纤维铝合金复合层板为研究对象,利用ABAQUS有限元软件对其冲压成形过程进行模拟,并进行了精度验证。主要研究了FML在预浸料种类、层板厚度和层板数等因素的影响下,应力分布及壁厚变化规律。结果表明,建立的FML冲压模型计算精度准确,预浸料种类主要影响纤维层的应力分布和壁厚变化,层板厚度和层板数对各层的壁厚变化产生影响,通过减薄层板厚度或增加层板数可以缓解过度减薄问题,层板厚度和层数也会影响铝合金层的应力分布,随着厚度和层数的增加,铝合金层的应力分布趋于均匀。

基于多参数的层板综合冷却效率实验研究及试验验证

采用正交实验设计方法,研究了冲击孔直径、扰流柱直径、气膜孔直径、冲击高度、轴向间距、展向间距和吹风比对层板综合冷却效率的耦合影响。研究结果表明:气膜孔直径、展向间距和轴向间距是综合冷却效率的主要结构影响因素,综合冷却效率随气膜孔直径增大而增大,随展向间距和轴向间距增大而减小,相同开孔率时减小展向间距比减小轴向间距更有利于提高综合冷却效率;随着吹风比增大,综合冷却效率先快速后缓慢增大;根据实验结果拟合了层板综合冷却效率模型,拟合误差在±5%以内,经主燃烧室全环试验件高温高压试验验证,该模型预测的综合冷却效率最大误差为5.86%。

纤维金属层板在飞机制造中的应用及工艺性分析

金属基复合材料对飞机强度性能,抗疲劳、抗温、抗蚀、减重等能力上都比一般材料好,但造价较贵,工艺较为复杂,使用上受到一定限制。纤维金属层板在飞机结构上使用的基本是芳纶纤维增强铝合金层板(ARALL)、玻璃纤维增强铝合金层板(Glare)和碳纤维增强钛合金层板(TiGr)3种。但由于剥离强度较低,断裂韧性差,使飞机寿命受到影响,ARALL在飞机上的使用受到限制,大的民航客机上用得很少。后来新的金属基复合材料层板开发出来,就逐渐被代替了。而其中的Glare相对来说却是比较实用的,而且已经国产化。TiGr开始主要是结合航天尤其是火箭燃料箱需要而开发的,现已经推广到飞机上使用。本文对纤维金属层板在飞机结构中的应用进行了阐述,并对其工艺性进行了一般分析。

人工林杉木结构用集成材层板抗弯性能研究

以人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)层板为研究对象,分析3种指榫长度和4种嵌合度对杉木指接层板抗弯性能的影响,比较不同等级杉木指接层板和非指接层板的抗弯性能,建立抗弯性能之间的相关性方程。结果表明,指榫长度与嵌合度对指接层板的抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响,人工林杉木层板较优指接工艺参数为:指榫长度15 mm、宽距比0.18、嵌合度0.1 mm;分等对指接层板和非指接层板的抗弯性能亦有显著影响,I等、II等指接层板的抗弯强度特征值分别为28.7、26.6 MPa,与未分等杉木指接层板抗弯强度特征值相比分别提高了17.14%和8.57%。基于应力波法获得的杉木层板动态抗弯弹性模量与静态抗弯弹性模量、静态抗弯弹性模量与抗弯强度之间均呈显著性正相关,相关系数r分别为0.838和0.691。

复合材料层板OFDR分布式光纤冲击判位方法研究

基于复合材料的航空航天器结构在服役过程中受到外界物体冲击易造成损伤,常规光纤Bragg光栅冲击监测模式需要借助大量试验建立冲击响应样本库,不仅工作量大,还会影响被测结构力学性能,甚至造成预先损伤。为此,提出了一种基于应变幅值非线性加权原理的复合材料层板结构分布式光纤冲击位置辨识方法,通过提取结构应变响应幅值作为特征量,结合无需先验样本的非线性加权原理实现冲击载荷位置辨识。借助有限元数值仿真,模拟得到冲击载荷作用下复合材料层板结构应变响应与分布特征,并根据仿真结果对该辨识方法加以验证。构建了基于高空间分辨率分布式光纤传感器的冲击监测系统,平均定位误差约为8.44 mm。研究表明,所提方法具有便于集成、通用性强以及无需构建样本库等特点,能够为航空航天器结构健康监测、寿命评估和快速维护提供技术支撑。

层板销接木性能研究进展

层板销接木(DLT)是仅由木销和层板组成的一种无胶无钉、近似全实木的工程木产品,可用于制作梁、墙体和楼板,具有用材经济、绿色低碳和预制化程度高等特点.从构造和分类两方面对DLT进行简要概述,系统梳理了近些年DLT在木销、木销节点及构件方面的性能研究成果,包括木销-层板销槽承压性能、木销节点抗剪性能、DLT木梁抗弯性能及DLT板振动特性等.在此基础上,介绍了DLT在性能研究中存在的不足,并提出了DLT研究亟需解决的关键问题.

压缩预应力下缝合复合材料层板低速冲击响应数值模拟

通过建立无预应力下低速冲击数值模型,将仿真结果同试验结果相比较,验证了模型的正确性;并在此基础上施加2400με压缩预应变来分析缝合层板的冲击响应。结果表明:缝合复合材料层板在承受压缩预应力时,层板的弯曲变形增大,冲击力最大值减小,冲头的回弹速度降低,分层损伤投影面积增加,能量损耗增加。压缩预应力对缝合层板低速冲击有较大的影响。

纤维取向对TC4/PEEK/Cf层板抗高速冲击性能的影响

为研究高速冲击条件下TC4/PEEK/Cf层板破坏失效行为和机理,采用空气炮高速冲击试验探索了纤维取向对层板抗高速冲击性能的影响,并建立了误差有效控制的有限元模型。使用验证后的模型对不同变量下层板冲击试验进行算例丰富。试验和模拟结果表明:TC4/PEEK/Cf层板高速冲击下损伤模式主要是金属/复合材料界面分层、复合材料内部层间分层、金属塑性变形、复合材料撕裂断开等。通过对比不同纤维取向层板高速冲击破坏特征发现,TC4/PEEK/Cf层板抗高速冲击性能与纤维铺放角度有关。层板整体耗散冲击能量的性能随纤维交叉角度增大而提高,纤维单向铺放层板的弹道极限和能量耗散率最低,0°/90°纤维取向层板的弹道极限和能量耗散率最高,抗冲击性能最优。

超混杂纤维金属层板成形方法研究进展

纤维金属层板(Fiber Metal Laminate,FMLs)作为一类兼具金属和复合材料优势的超混杂材料,凭借其优异的性能在航空航天和汽车领域应用广泛,其中商业化最成功的是玻璃纤维增强铝合金层板。首先按照组成金属与增强纤维的种类将纤维金属层板的分类进行介绍,并对其历史背景与研究进展进行了回顾。由于各成形方法涉及的变形机理不同,结合成形过程中几何尺寸和工艺参数对FMLs成形性能的影响,对其回弹、起皱、分层和开裂等成形缺陷和成形难点进行了分析。综述了现阶段国内外自成形、冲压成形、喷丸成形、充液成形和激光成形等技术的发展与应用现状,并对每种技术的优缺点及适用零件的类型进行探究。深入讨论了现有成形技术所遇到的挑战,其中重点对充液成形与冲压成形进行介绍。此外,简要介绍了FMLs在成形过程中的变形机理、变形模式和成形质量。在对各方面因素进行全面分析的基础上,讨论了FMLs成形技术未来的发展方向与挑战,此工作对科研人员未来开发新的成形方法具有一定意义。

含孔纤维增强铝合金层板拉伸损伤失效行为的声发射分析

采用声发射技术(AE)和数字图像相关技术(DIC)相结合的方法对含孔GLARE层板的静载轴向拉伸损伤过程进行实时监测,研究开孔尺寸对其力学行为及失效机理的影响。基于k均值(k-means)方法确定不同损伤模式的峰值频率(PF)范围,并结合幅值(PA)、能量(E)以及累计撞击数等AE特征参数分析含孔GLARE层板的拉伸失效机理。结果表明:GLARE层板在整个拉伸过程中主要存在四种损伤模式,即金属层板损伤、基体开裂、纤维剥离与分层损伤和纤维断裂;四种损伤模式的发生在时间上具有时序性;开孔尺寸对GLARE的承载能力具有显著影响;随着孔径的增大,试样在失效阶段末期由突然断裂变为延性断裂。

基于DIC的多层板热翘曲实验及仿真研究

在微电子封装中,普遍存在由不同材料组成的多层板结构,当温度变化时,各层级材料的热膨胀失配将会导致热翘曲现象,而过大的翘曲将导致芯片开裂、芯片分层、焊点失效等封装失效问题,因此针对典型多层板结构的热翘曲问题的研究非常有必要.文章基于三维数字图像相关方法(DIC)搭建热翘曲测量平台,对多层板升温过程中的热翘曲进行实验测量.利用红外热像仪温度成像结果修正仿真过程中的温度加载曲线,建立了多层板热翘曲的等效仿真模型,并对热翘曲仿真结果和实验结果进行对比验证.在实验和仿真分析中,讨论了板厚度、材料属性和层数对热翘曲值的影响.进一步利用基于DIC的热翘曲测量技术对芯片表面翘曲值进行测定,并与白光干涉法测量结果进行了对比验证.研究结果表明,在升温过程中,基于DIC技术测量得到的多层板热翘曲结果与仿真结果吻合较好,单层材料和厚度的变化对翘曲影响较大.使用DIC和白光干涉法测量得出的芯片表面翘曲结果一致,基于DIC的测量技术可为微电子封装中典型多层结构的热翘曲测量提供有效途径.

真空汽相焊冷却速率对多层板焊点质量的影响

为解决多层印制板真空汽相焊由于焊后冷却不足导致的焊点纹路问题,本文确定多层板焊点纹路出现的根本原因,对焊后冷却区进行改造,进而研究不同焊接工艺对焊点表面形貌、内部组织形貌及焊点力学性能的影响。实验结果表明,快冷下焊点形成的界面金属化合物(IMC)更薄,焊点组织也更加均匀,即Pb在Sn中的分布更弥散。快冷下形成的IMC层晶粒直径在1μm左右,剪切强度为17.26 MPa,较慢冷提高了43%,达到细晶强化的目的。此外,由于冷却速度过慢导致的焊点表面纹路缺陷也得到明显改善。

外侧搭接层板的厚度对球形封头边缘应力的影响研究

针对筒体与球形封头的连接处存在应力集中的现象,采用外侧层板厚度总和不变,分别按照等差数列递增、等差数列递减改变外侧板的厚度,研究筒体和球形封头连接处的应力变化。研究发现,按等差数列递增时,薄膜应力M随搭接层板壁厚增大而减小,薄膜应力+弯曲应力随搭接层板壁厚增大而减小。各工况下,模型均满足疲劳分析评定。按等差数列递减时,在5%误差允许的范围内,薄膜应力M随搭接层板壁厚增大没有太大变化,薄膜应力+弯曲应力随搭接层板壁厚减小而增大。在t_(1)=5、6、7 mm时,筒体不满足该疲劳寿命评定。其余工况下,模型满足疲劳分析评定。不能单一增大与球形封头直接搭接层板的厚度,且应尽可能选择市场上使用较广泛厚度的层板。