适应火工装置冲击环境的铝蜂窝缓冲特性研究

针对火工装置发射过程中对卫星平台产生的冲击,设计了一种基于铝蜂窝的新型空间发射缓冲结构,通过火药密爆试验和铝蜂窝准静态压溃试验分别建立了空间火工发射装置内弹道模型和铝蜂窝压溃模型,在此基础上建立了发射后坐动力学模型,并重点研究了火药药量和铝蜂窝内径对发射后坐特性的影响。研究结果表明:当火药药量增大0.3 g,后坐力平均值增大了1.95%,牵引体发射速度增大了5.10%,后坐位移增大了7.64%,后坐力持续时间减小10.3%。当铝蜂窝内径从148 mm分别减小1 mm和2 mm时,后坐力平均值增大了4.06%和9.08%,牵引体发射速度增大了0.22%和0.54%,后坐位移增大了3.38%和15.24%。同时以上参数的合理选择可以有效降低发射后坐力并保证牵引体的发射性能。

不同结构飞矛对铝蜂窝板侵彻深度的仿真与试验

飞矛作为一种空间碎片清理方式已有许多相关研究,但目前飞矛对目标的附着大多依靠目标对飞矛的挤压摩擦,为能够使飞矛更好地附着到目标上,该研究设计一种光滑型飞矛和一种倒刺型飞矛并对铝蜂窝板进行冲击试验,分析对比飞矛侧面有无倒刺2种情况下对侵彻速度、嵌入深度等的影响。根据试验结果修正仿真模型,并利用仿真继续进行分析。最终结果表明,倒刺型结构的飞矛能够附着到目标上;另外在使用相同速度对铝蜂窝板侵彻时,倒刺型飞矛的嵌入深度先是小于光滑型飞矛,而后又大于光滑型飞矛,并且弹道极限低于光滑型飞矛。

陶瓷薄板-铝蜂窝复合幕墙面板温度变形有限元分析

陶瓷薄板和铝蜂窝板的热膨胀系数相差较大,在温度变化较大时将会产生较大的变形。以郑州市幕墙装饰工程为研究背景,基于ANSYS模拟软件进行简便有效的有限元分析,通过参数化建立模型,分析在温度荷载作用下,铝蜂窝芯尺寸和蜂窝蒙皮板对复合板变形量的影响,为减小温度变形提供技术控制措施,对于将陶瓷薄板-铝蜂窝复合板广泛应用于幕墙面板装饰有一定的借鉴与参考作用。

铝蜂窝夹芯结构抗爆性能仿真分析与优化

利用CONWEP计算模型对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了有限元分析,以背板最大变形和夹芯层比吸能作为抗爆性能指标,根据不同基体材料的组合结构建立了铝蜂窝夹芯结构的基准模型.基于基准模型,定量研究了铝蜂窝夹芯结构各部分结构参数和蜂窝胞元类型对其抗爆性能的影响规律.结果表明面板材料采用Al2024T351,背板材料采用RHA的组合结构具有良好的抗爆性能;相比于背板厚度变化,面板厚度的变化对铝蜂窝夹芯结构抗爆性能指标的影响更显著.应用构建代理模型的方法对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了多目标优化设计,使铝蜂窝夹芯结构的抗爆炸冲击波性能得到了明显改善,这对抗爆结构的工程设计有一定指导意义.

铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究

为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响,建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比,检验了模型的可靠性。在此基础上,对比研究了不同上下铝板厚度和不同蜂窝芯壁厚对两种铝蜂窝夹芯板在低速冲击下吸能效果的影响。结果表明:在质量相同的情况下,强度小、高度大的夹芯板在低速冲击下力-位移曲线更易出现双峰模式,增加蜂窝芯壁厚或是上下铝板厚度都会使第一次的峰值力增加,第二次峰值力降低;强度小、高度大的夹芯板蜂窝芯在低速冲击中吸能占比更多,强度大、高度小的则是上层铝板吸收的能量更多,前者的质量、体积比吸能更高;铝蜂窝夹芯板质量比吸能和体积比吸能与壁厚边长比、板厚芯高比均呈幂次关系。

铝蜂窝负载锰基催化剂的制备及其在室温下去除低含量甲醛的性能

采用水热共沉淀法和原位氧化还原法制备MnO_(x)/MgAl类水滑石(Mg_(3)Al_(1)-LDHs)催化剂,以水玻璃作为黏结剂将其负载到铝蜂窝上,用于室温下去除甲醛。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段进行表征。表征结果表明:MnO_(x)/Mg_(3)Al_(1)-LDHs具有典型类水滑石结构,大量结合水和羟基;MnO_(x)为δ-MnO_(2)和Mn_(3)O_(4)的混合物,具有高比例Mn^(4+)/Mn^(3+)和丰富的吸附氧。实验结果表明:室温(25℃,相对湿度60%)下反应4 h后,MnO_(x)/Mg_(3)Al_(1)-LDHs催化剂可将甲醛质量浓度由1.30 mg/m^(3)降至0.10 mg/m^(3)以下,且经过8次和连续15 d实际测试,表明催化剂具有良好的稳定性和甲醛去除效果。MnO_(x)/Mg_(3)Al_(1)-LDHs催化剂最佳负载量(质量分数)为5%,风扇最佳功率为10 W,空气中湿度对甲醛去除效果影响较小,该催化剂具有较强水分抵抗能力,反应温度提升会较大程度提高甲醛去除效果。

国产超薄铝蜂窝芯材在太阳翼基板的应用

针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 MPa,满足强度裕度要求。其次,针对目前超薄蜂窝研制批次稳定性较差、剪切模量波动性较大的问题,对蜂窝剪切模量波动对基板力学性能的影响进行分析,结果表明,基板应力应变分布水平对剪切模量变化不敏感,蜂窝剪切模量降低50%后,基板蒙皮碳纤维最大应变减小3%,蜂窝芯子最大横向剪切应力减小9%,基板最大位移增加7%,可为蜂窝评估提供数据支撑。最后,开展基板缩比件和全尺寸基板的力、热试验,试验后基板未发生损伤。分析和试验结果表明:国产超薄铝蜂窝芯材性能满足要求,可在太阳翼基板上应用。

碳纤维铝蜂窝复合材料汽车保险杠横梁轻量化设计

采用碳纤维铝蜂窝复合材料替代原铝合金材料,对汽车的保险杠横梁进行轻量化设计,并利用Abaqus CAE软件对比分析铝合金(6082-T6)、T300和T700碳纤维以及T300碳纤维铝蜂窝复合材料保险杠横梁的力学性能。利用碳纤维铝蜂窝复合材料结构方面的可设计性,探索碳纤维铝蜂窝复合材料面板的厚度、铝蜂窝的边长尺寸以及铝蜂窝的壁厚等结构参数对碳纤维铝蜂窝复合材料保险杠横梁性能的影响规律,通过调节结构参数获得最优性能的碳纤维铝蜂窝复合材料汽车保险杠横梁。结果显示,设计的H4碳纤维铝蜂窝复合材料的保险杠横梁的抗冲击性能优于传统铝合金,并且能减重50%左右,满足使用要求且轻量化效果显著。

焊接铝蜂窝板在城轨车辆地板上的应用

为了适应城轨车辆轻量化发展的要求,文章提出一种适用于城轨车辆地板的焊接铝蜂窝板,分析了该类型地板的特性和优点,并对其进行了承载能力分析,结果表明焊接铝蜂窝板能满足城轨车辆在各种受力情况下的使用需求。

铝蜂窝夹层结构穿孔损伤复合材料修理技术研究

铝蜂窝夹层结构穿孔损伤的高效、低成本修理对保障航空装备的完好性具有重要意义。针对铝蜂窝夹层结构穿孔损伤金属面板提出复合材料碳纤维湿补片胶接修理工艺,结合飞机典型铝蜂窝夹层结构形式制备完好和穿孔损伤试样,对穿孔损伤试样开展复合材料胶接修理,建立铝蜂窝夹层结构复合材料挖补胶接修理后四点弯强度分析有限元仿真分析模型,并通过仿真计算分析穿孔损伤大小对铝蜂窝夹层结构四点弯强度的影响规律及修复后强度恢复情况。结果表明:复合材料挖补胶接修理可有效恢复穿透损伤铝蜂窝夹层结构的弯曲强度;有限元仿真计算结果与试验结果基本一致,仿真模型能够较为准确地计算各类试样的极限载荷及失效模式;当损伤范围≤φ30 mm(径宽比小于40%)时,复合材料胶接修理工艺可应用于飞机铝蜂窝夹层结构损伤修理中。

国产5056铝蜂窝芯的制备与性能评价

针对太阳翼基板用高性能低密度5056铝蜂窝芯的需求,开展了国产5056超薄铝箔制备及配套阳极氧化表面处理、国产5056铝蜂窝的制备和性能评价。研制的国产5056铝蜂窝芯公称密度17.28 kg/m^(3),节点强度为1.87 kN/m,蜂窝芯裸压缩、平面压缩、L向剪切、W向剪切强度分别达到了0.29、0.31、0.38、0.27MPa,力学性能均达到了进口蜂窝芯的水平。蜂窝芯胶膜热破工艺性能较好,网格夹层结构节点无脱开,弯曲刚度和强度测试值均达到了进口蜂窝测试值的水平,可以满足使用需求。试验结果可为后续高性能低密度铝蜂窝芯的型号应用及原材料国内自主保障提供数据基础及技术基础。

纵扭复合超声振动切割铝蜂窝芯表面质量研究

铝蜂窝芯因具有特殊的薄壁网格状结构,传统加工方式往往伴随着变形和毛刺,这是限制铝蜂窝材料应用的关键因素。超声振动加工在减少加工缺陷方面具有很大的潜力。建立有限元模型并进行切削模拟,同时进行铝蜂窝芯切削实验,对铝蜂窝芯在不同振幅和不同主轴转速下切割的表面形貌进行探究,并对不同振幅下圆刀片的磨损程度进行对比。结果表明:与普通切削相比,纵扭复合超声振动切削能够获得更好的表面形貌,更有效地降低切削缺陷数目;随着振幅的增大,切削缺陷数目得到减少,刀具磨损程度得到降低,切削表面的均匀一致性也变得更好,但施加的超声振幅过高也会导致胞壁产生分离;主轴转速增大能够很好地改善胞壁变形和胞壁分离现象。同时,在1350~2700 r/min之内存在一个最佳转速,使得切削缺陷数目可以达到最少。

轨道车辆用钎焊铝蜂窝板拼焊接头研究

钎焊铝蜂窝板由于其密度小、强度高、减振降噪等优势,在轨道交通车辆制造行业应用越来越广泛。由于轨道交通车辆部件一般结构尺寸较大,多数超出单一铝蜂窝板的板幅,因此需将多块铝蜂窝板拼焊使用。本文提出了三种铝蜂窝板拼焊接头,即平对接拼焊接头、内置铝蜂窝衬垫拼焊接头、T型铝蜂窝衬垫拼焊接头。以规格为25-2-2-0.2×6的铝蜂窝板为例,按照相关标准,通过试验测试了三种铝蜂窝板拼焊接头抗拉强度、抗压强度、弯曲强度、滚筒剥离强度等机械性能,并与单一铝蜂窝板进行对比,得出三种拼焊接头对铝蜂窝板机械性能的影响,对铝蜂窝板拼焊设计给出指导建议。

全国首个增强型铝蜂窝防撞面板运用于闸门防撞系统

为适应船舶大型化发展趋势,解决闸门受船舶撞击后易损问题,研究人员开发了一种新型闸门防撞系统。该系统由加强型铝蜂窝面板与刚性支架结构组成,具有刚柔相济的特点。该系统属于结构体系创新,与传统的刚性防撞系统比,具有轻质、消能、易更换等优点,同时也可减重约40%,撞击时主体结构应变能平均减小约85%,应力峰值平均降低约50%。

焊接铝蜂窝板焊接技术的研究

文章介绍了焊接铝蜂窝板的结构特征及其工艺特点,并进行焊接铝蜂窝板熔化焊的工艺试验。结果表明:随炉样块中的焊接铝蜂窝板面板的平均拉强度达到了182MPa,比焊接铝蜂窝板面板原材料的平均抗拉强度高出了50MPa。经熔化焊后的焊接铝蜂窝板面板焊接接头的平均抗拉强度为136MPa,达到了焊接铝蜂窝板面板强度的74%以上。经熔化焊后的铝蜂窝板的平压强度和平拉强度均有不同程度的减小,弯曲强度基本没有变化。

铝蜂窝结构的冲击动力学性能的试验及数值研究

通过分析蜂窝胞元中取出的Y型单元,推导了正六边形蜂窝胞元的相对密度计算公式,并分析了蜂窝的典型动态压溃过程;通过自制刀具切割蜂窝板得到了外径为Φ100的三种规格(0.06 mm(胞元壁厚t)×4mm(胞元边长l)×60mm(试件高h)、0.06mm(t)×6mm(l)×30mm(h)和0.06mm(t)×10mm(l)×50mm(h))的蜂窝试件,并在标准冲击试验机上得到了它们在5m/s名义初始压溃速度下的应力-应变曲线;在保证与试验条件相同的前提下,简化蜂窝单元为Y型单元,辅以适当的边界条件,通过数值方法研究了此三种蜂窝试件的动态压溃过程,并将得到的应力-应变曲线与试验得到的应力-应变曲线作了比较,发现它们吻合的很好;最后将理论得到的弹性坍塌应力和塑性坍塌应力与相应的试验值和仿真值进行了对比,发现塑性坍塌应力的仿真值和试验值比较接近,而理论值则小于它们。最后结合蜂窝片标准冲击试验结果设计出可用于着陆缓冲装置着陆缓冲的蜂窝减振器,试验结果表明缓冲后加速度的试验值和设计值吻合的较好。

爆炸载荷作用下铝蜂窝夹芯板的动力响应

为了考察铝蜂窝夹芯板在爆炸载荷下的动态响应,采用自行设计的冲击摆系统,用激光位移传感器测定了爆炸载荷作用在铝蜂窝夹芯板上的冲量,对夹芯板的变形和失效模式进行了归类和分析,并就芯层的几何尺寸、炸药当量及板厚对其响应的影响进行了系统研究。给出的理论分析结果与实验结果吻合较好。

卫星结构铝蜂窝板非线性振动试验与参数辨识研究

本文针对卫星主要结构材料铝质蜂窝板的非线性动力特性现象进行了振动试验及分析。根据谐波平衡法原理 ,对各级等效线性系统进行模态参数辨识 ,进一步基于Duffing假设 ,对非线性刚度、阻尼系数进行了识别 ,并基于多自由度非线性系统理论进行了仿真检验。本文的方法可以推广到整星的非线性结构的研究中去。

高速列车串行铝蜂窝吸能结构的轴向冲击动力学响应

研究高速列车串行铝蜂窝吸能结构在高速轴向冲击下的动力学性能。首先通过准静态试验对单块铝蜂窝的力学性能进行测试;然后通过高速冲击试验研究串行铝蜂窝的动力学特性;最后,采用参数辨识模型,得到串行铝蜂窝在高速轴向冲击下的刚度变化,并根据试验结果对串行铝蜂窝在高速轴向冲击下的偏移失稳现象进行分析。研究结果表明:串行铝蜂窝刚度系数的变化与铝蜂窝系统中隔板速度变化有密切关系,铝蜂窝开始变形时其刚度系数迅速变小,当各蜂窝前端隔板速度开始下降时蜂窝刚度系数曲线趋向平缓;串行铝蜂窝具有吸能量大、可实现变形模式可控,能够满足高速列车的冲击吸能量要求。

铝蜂窝密封结构设计及性能研究

开发了一种不易产生摩擦火花的铝蜂窝密封。运用ANSYS和CFX软件,确定铝蜂窝密封的最小壁厚,在此基础上研究了壁厚单独变化以及壁厚、蜂窝对边距、蜂窝深度3者联合变化对其密封性能的影响,并从密封压力降的角度分析了由上述参数的变化导致铝蜂窝密封泄漏量改变的机制。计算结果表明:铝蜂窝密封的壁厚应不小于0.5mm;铝蜂窝密封的压力降随着壁厚的增加而减小,这导致其泄漏量随着壁厚的增加而增大;为了使泄漏量趋于最小,对应于不同的壁厚,铝蜂窝密封应具有不同的蜂窝深度与蜂窝对边距的最优比值。设计并制造了2种铝蜂窝密封。