航空点阵结构制造技术、测试及表征方法研究进展

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作者 郑晖 廖恕 +3 位作者 王会东 王祥贺 谢洪志 赵天章 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期113-126,共14页

点阵结构因其内部空间的独特性,在保证结构强度的前提下可同时满足轻量化及多功能化的要求,在航空领域具有广阔的应用前景。点阵结构的构型复杂,制造工艺多样,难进行统一的力学性能表征,设计制造一体化思路尚不明确。本文首先总结目前... 点阵结构因其内部空间的独特性,在保证结构强度的前提下可同时满足轻量化及多功能化的要求,在航空领域具有广阔的应用前景。点阵结构的构型复杂,制造工艺多样,难进行统一的力学性能表征,设计制造一体化思路尚不明确。本文首先总结目前国内外应用范围较广的点阵结构构型与材料,回顾了点阵结构的超塑成形/扩散连接、增材制造等各个制造技术的工艺流程及优缺点,再次分析了点阵结构力学性能的测试方法和规则拓扑结构的理论力学性能表征。最终总结归纳了现有点阵结构形性协调演变机理不明确和大型点阵结构蒙皮超塑成形技术不成熟等问题,并对点阵结构在未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 点阵结构 制造技术 表征方法

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虚拟制造技术在飞机设计与制造中的应用 被引量：3

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作者 刘春 郭大鹏 《航空制造技术》 2017年第21期34-38,共5页

虚拟制造技术可以在产品设计阶段对产品的整个生命周期进行建模、仿真和优化,从而更加高效、经济、灵活地组织生产,达到了缩短产品研发周期、降低研发成本、优化产品质量和提高生产效率的目的。介绍了虚拟制造技术的含义、特点及国内外... 虚拟制造技术可以在产品设计阶段对产品的整个生命周期进行建模、仿真和优化,从而更加高效、经济、灵活地组织生产,达到了缩短产品研发周期、降低研发成本、优化产品质量和提高生产效率的目的。介绍了虚拟制造技术的含义、特点及国内外应用概况;综述了虚拟制造技术在航空制造业的应用,包括飞机虚拟设计、零件虚拟制造、部件虚拟装配和生产线规划等方面应用的成功案例,从而展示应用虚拟制造技术的意义;最后,总结了虚拟现实技术在飞机设计与制造过程中被广泛应用的发展现状,并且展望了虚拟制造技术的发展及应用前景。 展开更多

关键词 虚拟制造 虚拟现实 虚拟设计 虚拟装配 仿真

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基于有限元分析TC4筋包超塑成形工艺优化 被引量：3

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作者 李析桐 王会东 +2 位作者 周忠智 尹延广 赵天章 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期12-16,共5页

在Abaqus/Standard平台建立TC4钛合金飞机壁板典型筋包结构超塑成形的三维有限元模型,探究表面缩沟和圆角破裂机理。结果表明:产生缩沟的主要原因为止焊剂涂覆范围偏小,尤其偏小2 mm以上时;圆角破裂的主要原因为圆角半径过小,最佳圆角... 在Abaqus/Standard平台建立TC4钛合金飞机壁板典型筋包结构超塑成形的三维有限元模型,探究表面缩沟和圆角破裂机理。结果表明:产生缩沟的主要原因为止焊剂涂覆范围偏小,尤其偏小2 mm以上时;圆角破裂的主要原因为圆角半径过小,最佳圆角半径与板料壁厚及理想减薄率相关,分析得到最佳圆角半径-壁厚预测方程。通过对TC4钛合金飞机壁板筋包超塑成形工艺优化,成功避免了缩沟和破裂的产生。 展开更多

关键词 钛合金 超塑成形 有限元模拟 表面缩沟

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等离子喷涂NiAl涂层对基体TC4板材力学性能的影响 被引量：1

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作者 韩颖杰 付和国 +4 位作者 谢洪志 吕伟 王纯 郑晖 孙凌崴 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期89-93,共5页

在室温、高温下对含NiAl涂层的TC4板材进行拉伸试验,测试其不同应变速率和温度下的抗拉强度、伸长率。用金相显微镜观察涂层的显微组织。统计涂层的孔隙率和界面夹杂物面积。结果表明:涂层孔隙率为7.5%,结合界面夹杂物面积为35.2%。等... 在室温、高温下对含NiAl涂层的TC4板材进行拉伸试验,测试其不同应变速率和温度下的抗拉强度、伸长率。用金相显微镜观察涂层的显微组织。统计涂层的孔隙率和界面夹杂物面积。结果表明:涂层孔隙率为7.5%,结合界面夹杂物面积为35.2%。等离子喷涂NiAl无法提高TC4板材的室温及高温强度,因涂层的过早脱落,导致板材实际承载面积减小,基体强度降低,且NiAl涂层降低了TC4板材的伸长率,其原因是涂层破裂使基体表面产生裂纹,导致基体提前断裂,降低伸长率。 展开更多

关键词 NIAL涂层 TC4 力学性能 显微组织

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TC4钛合金的高温变形行为及损伤机理研究 被引量：2

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作者 戚英伟 陈宏燃 +3 位作者 王祥贺 谢洪志 付和国 赵天章 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期8-14,共7页

本文在500~800℃、应变率为0.001~0.1 s^(-1)条件下对TC4钛合金进行高温力学性能测试,研究其高温变形行为。根据NCL损伤准则计算出临界损伤值,引入温度补偿因子Z,建立基于温度和应变率的损伤本构模型。通过表征显微组织,从微观上解释高... 本文在500~800℃、应变率为0.001~0.1 s^(-1)条件下对TC4钛合金进行高温力学性能测试,研究其高温变形行为。根据NCL损伤准则计算出临界损伤值,引入温度补偿因子Z,建立基于温度和应变率的损伤本构模型。通过表征显微组织,从微观上解释高温变形行为和损伤机理。结果表明:在500~800℃下,TC4钛合金的流变应力出现加工硬化,以及动态再结晶;用三次多项式对损伤本构模型进行拟合,拟合曲线和试验结果的相关系数达到0.96;由显微组织表征结果可得,在500~800℃下,TC4钛合金变形以动态再结晶为主。断裂方式为韧性断裂,且随温度的升高和应变率的降低,韧窝数量增多、形状更规则,材料塑性增强。 展开更多

关键词 TC4钛合金 高温力学性能 损伤本构 微观表征

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平面编织复合材料层压板低速冲击损伤和压缩失效行为 被引量：4

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作者 马少华 郭洪杰 +1 位作者 回丽 王勇刚 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期39-44,共6页

对平面编织复合材料层压板进行不同能量的低速冲击试验和冲击后压缩试验,分析表面凹坑深度、损伤面积以及剩余压缩强度与冲击能量的关系。对压缩后层压板的断口进行宏观观察,分析不同等级损伤对压缩失效特征的影响。结果表明:冲击损伤... 对平面编织复合材料层压板进行不同能量的低速冲击试验和冲击后压缩试验,分析表面凹坑深度、损伤面积以及剩余压缩强度与冲击能量的关系。对压缩后层压板的断口进行宏观观察,分析不同等级损伤对压缩失效特征的影响。结果表明:冲击损伤分为无损伤、前表面目视勉强可见、前表面目视可见及穿透性损伤四个等级,不同等级损伤的失效特征不同;随着冲击能量的增大,表面凹坑深度逐渐增大,二者之间并不满足线性关系,存在着拐点,损伤面积也逐渐增大,在达到穿透性损伤后基本不变;剩余压缩强度逐渐降低,损伤面积和剩余压缩强度最后都有变缓的趋势。 展开更多

关键词 平面编织复合材料 低速冲击 凹坑深度 损伤面积 剩余压缩强度 失效特征

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Ti65钛合金板材高温力学性能及影响因素 被引量：12

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作者 谢洪志 刘广鑫 +4 位作者 彭皓云 刘金玲 樊智贤 尹延广 赵天章 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期26-29,共4页

拉伸测试钛合金Ti65在740~840℃、0.0012~0.0024 s^(-1)下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明:温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰... 拉伸测试钛合金Ti65在740~840℃、0.0012~0.0024 s^(-1)下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明:温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰值应力越高。740℃时峰值应力为381.1 MPa,应变率为0.0024 s^(-1)时峰值应力为244.9 MPa。高温和低应变率位错强化作用较小,降低变形抗力,促进软化。高温下断裂主要由微孔聚集引起,温度越高等轴韧窝数量越多,利于塑性的提高。 展开更多

关键词 高温钛合金 高温力学性能 断裂机制

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碳纤维/QY9611复合材料湿热性能研究 被引量：3

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作者 回丽 张旭 +1 位作者 许良 王勇刚 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期155-157,共3页

研究国产碳纤维/QY9611复合材料固定吸湿量下的湿热性能。通过71℃水浸方法测得该型复合材料的饱和吸湿率仅为0.73%左右,选取吸湿率0.2%、0.4%、0.6%和饱和吸湿作为试验的固定吸湿量。每个固定吸湿量分别在室温和高温150℃环境下进行弯... 研究国产碳纤维/QY9611复合材料固定吸湿量下的湿热性能。通过71℃水浸方法测得该型复合材料的饱和吸湿率仅为0.73%左右,选取吸湿率0.2%、0.4%、0.6%和饱和吸湿作为试验的固定吸湿量。每个固定吸湿量分别在室温和高温150℃环境下进行弯曲性能试验和层间剪切性能试验。并在Q800型动态力学热分析仪上进行动态力学性能试验。结果表明:随着复合材料的吸湿量持续增加,复合材料力学性能呈下降趋势;碳纤维/QY9611复合材料在干态150℃下弯曲性能和层间剪切性能保持率在70%以上;碳纤维/QY9611复合材料在湿态150℃下弯曲性能和层间剪切性能保持率在50%以上;吸湿后其玻璃化转变温度Tg下降缓慢,极限使用温度可达132℃。 展开更多

关键词 复合材料 吸湿试验 力学性能 性能保持率 动态力学分析

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不同湿热条件下碳纤维/QY9611复合材料湿热性能研究 被引量：3

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作者 回丽 张旭 +1 位作者 许良 王勇刚 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期190-192,共3页

研究国产碳纤维/QY9611复合材料在3种不同湿热环境(水煮、70℃水浸、70℃下85%相对湿度)下的吸湿规律;考察不同湿热条件对复合材料层间剪切性能的影响规律;在3种不同湿热环境下对复合材料进行定量吸湿,并测试定量吸湿下复合材料常温的... 研究国产碳纤维/QY9611复合材料在3种不同湿热环境(水煮、70℃水浸、70℃下85%相对湿度)下的吸湿规律;考察不同湿热条件对复合材料层间剪切性能的影响规律;在3种不同湿热环境下对复合材料进行定量吸湿,并测试定量吸湿下复合材料常温的层间剪切性能。结果表明:湿热环境越恶劣,平衡吸湿量越大,吸湿速率越快;3种湿热环境的吸湿过程中材料并没有发生化学变化;碳纤维/QY9611复合材料在湿态23℃和150℃层间剪切性能保持率分别在88%和70%以上;碳纤维/QY9611复合材料吸湿后层间剪切性能主要由吸湿率决定,不同湿热条件相同吸湿率下层间剪切性能的下降幅度基本相同。 展开更多

关键词 复合材料 湿热环境 吸湿实验 红外分析 层间剪切

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铺层顺序对碳纤维复合材料钻削分层制孔的影响 被引量：3

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作者 王共冬 种强 +1 位作者 周丽 熊需海 《航空制造技术》 2017年第7期101-104,共4页

在碳纤维环氧树脂基复合材料的钻削制孔加工过程中会产生很多种类的缺陷,其中分层损伤是最难以控制的缺陷,严重影响机械连接的有效性和材料的使用性能。将铺层规则尤其是防分层规则应用于层合板铺层顺序优化中,使用Memetic算法得出防止... 在碳纤维环氧树脂基复合材料的钻削制孔加工过程中会产生很多种类的缺陷,其中分层损伤是最难以控制的缺陷,严重影响机械连接的有效性和材料的使用性能。将铺层规则尤其是防分层规则应用于层合板铺层顺序优化中,使用Memetic算法得出防止碳纤维板分层的铺层顺序,并设计CFRP制孔试验加以论证。试验结果表明,复合材料铺层角度对分层缺陷有重要影响,优化后的碳纤维复合材料可有效减少分层、毛刺缺陷。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料 MEMETIC算法 分层损伤 防分层规则

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基于有限元法对裂纹尖端应力强度因子的计算 被引量：13

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作者 杨巍 张宁 许良 《沈阳航空航天大学学报》 2014年第3期19-23,共5页

基于ANSYS有限元软件通过相互作用积分法建立了求解三维穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行比较验证了模型的准确性。研究了载荷、裂纹长度、试样宽度、厚度对裂纹尖端应力强度因子的影响,在... 基于ANSYS有限元软件通过相互作用积分法建立了求解三维穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行比较验证了模型的准确性。研究了载荷、裂纹长度、试样宽度、厚度对裂纹尖端应力强度因子的影响,在对比结果的基础上分析了裂纹尖端应力强度因子的三维效应。结果表明:在不同条件下有限元模型都可以很好的模拟出应力强度因子的值,二维状态时应力强度因子的分布规律与三维状态时的分布规律有较大差异,出于安全的考虑不应忽略应力强度因子的三维效应,对三维应力强度因子的有限元求解有一定的指导意义。 展开更多

关键词 相互作用积分方法 三维穿透裂纹 应力强度因子 ANSYS

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大拉铜线冷拉拔过程组织及性能研究 被引量：8

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作者 王余强 刘劲松 +1 位作者 赵天章 张士宏 《沈阳理工大学学报》 CAS 2016年第5期78-81,86,共5页

研究了强冷变形条件下铜线材的组织性能变化,探讨了其影响机制。研究结果表明：拉拔变形对铜线材硬度和导电率的影响趋势基本相反,当真应变小于0.3时,硬度快速上升,导电率快速下降;当真应变为0.3-0.8时,硬度缓慢上升,导电率变化不大;当... 研究了强冷变形条件下铜线材的组织性能变化,探讨了其影响机制。研究结果表明：拉拔变形对铜线材硬度和导电率的影响趋势基本相反,当真应变小于0.3时,硬度快速上升,导电率快速下降;当真应变为0.3-0.8时,硬度缓慢上升,导电率变化不大;当真应变大于0.8时,导电率和硬度都出现了波动。当真应变小于0.8时,抗拉强度迅速提高,延伸率急剧降低;当真应变大于0.8时,抗拉强度缓慢提高,延伸率缓慢降低,都逐渐趋于稳定。微观组织观察表明：纯铜的组织变化过程有3个阶段：晶粒开始细化并出现形变孪晶;晶粒细化加剧,晶界变的模糊;形成纤维组织。 展开更多

关键词 导电率 硬度 真应变 纤维组织

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热氧老化对炭纤维/双马树脂复合材料力学性能的影响 被引量：2

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作者 许良 黄国栋 +2 位作者 马少华 回丽 费昺强 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期770-775,共6页

通过对炭纤维增强复合材料进行150℃和210℃下的高温老化试验,分析了该复合材料在不同老化温度下的失重率、层间剪切性能、动态力学性能和红外光谱图等。结果表明,老化初期该复合材料的质量损失很快,层间剪切强度有所提高;随着老化时间... 通过对炭纤维增强复合材料进行150℃和210℃下的高温老化试验,分析了该复合材料在不同老化温度下的失重率、层间剪切性能、动态力学性能和红外光谱图等。结果表明,老化初期该复合材料的质量损失很快,层间剪切强度有所提高;随着老化时间的增加,老化温度为150℃下的老化失重率逐渐趋于平稳,层间剪切强度先下降、后略微增加,该温度下只发生物理老化;老化温度为210℃下的老化失重率仍缓慢增加,在该温度下,既发生物理老化,又有化学老化,树脂基体被氧化降解,导致基体和界面性能退化,使其层间剪切强度连续下降。 展开更多

关键词 炭纤维增强复合材料 热氧老化 层间剪切强度 物理老化 化学老化

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循环吸湿对炭纤维复合材料界面性能的影响 被引量：1

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作者 许良 费昺强 +2 位作者 马少华 回丽 黄国栋 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期639-647,共9页

通过对炭纤维增强复合材料进行70、85、100℃下的循环水浸吸湿试验,研究了复合材料在不同水浸温度下的吸湿-脱湿行为规律。同时,对循环吸湿-脱湿过程中的试样进行层间剪切强度测试和动态力学性能测试,并结合扫描电镜观察循环吸湿各个阶... 通过对炭纤维增强复合材料进行70、85、100℃下的循环水浸吸湿试验,研究了复合材料在不同水浸温度下的吸湿-脱湿行为规律。同时,对循环吸湿-脱湿过程中的试样进行层间剪切强度测试和动态力学性能测试,并结合扫描电镜观察循环吸湿各个阶段的纤维基体结合状态。结果表明,水浸温度越高,水分的扩散速率越快,饱和吸湿率越大。经过循环吸湿后复合材料的吸湿行为仍满足Fick第二定律,吸湿后层间剪切强度下降,湿热循环次数越多下降的越明显。脱湿后层间剪切强度有所恢复,水浸温度越高造成的不可逆破坏越大,层间剪切强度恢复的越少。干态时的玻璃化转变温度为231℃,吸湿后下降了37℃。 展开更多

关键词 炭纤维环氧复合材料 吸湿-脱湿行为 层间剪切强度 动态力学性能

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基于有限元2198铝锂合金板材弯曲-化铣精确预测

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作者 杨源 李析桐 赵天章 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期20-26,共7页

2198铝锂合金板材成形-化铣全周期加工过程中的回弹严重影响加工精度,精确的回弹预测方法对优化加工工艺尤为重要。基于Hill48建立2198铝锂合金板材的各向异性屈服准则,利用Abaqus软件构建V型弯曲-化铣的三维有限元模型,对比隐式-隐式... 2198铝锂合金板材成形-化铣全周期加工过程中的回弹严重影响加工精度,精确的回弹预测方法对优化加工工艺尤为重要。基于Hill48建立2198铝锂合金板材的各向异性屈服准则,利用Abaqus软件构建V型弯曲-化铣的三维有限元模型,对比隐式-隐式联合算法、显式-隐式联合算法和网格映射算法模拟板材弯曲-回弹的方法,提出生死单元、子模型及网格映射3种化铣仿真算法,结合试验结果比较各种方法的回弹预测能力。结果表明:化铣后的二次回弹行为明显,回弹率为13.5%;弯曲回弹过程采用隐式-隐式联合算法预测能力最佳,与试验相比误差为1.2%;化铣过程用生死单元技术可大幅减小预测误差,误差为1.3%。结合有限元分析方法,对算法影响回弹规律进行了分析解释。 展开更多

关键词 2198铝锂合金 化学铣切 回弹预测 有限元分析

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湿热-高温循环老化对碳纤维增强双马树脂基复合材料界面性能的影响

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作者 马少华 许赞 +1 位作者 许良 回丽 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期54-59,66,共7页

采用层间剪切的测试方法,研究了湿热-高温循环老化对碳纤维双马树脂基复合材料界面性能的影响,分析了复合材料的质量变化过程以及不同循环老化次数下的层间性能、表面和断口形貌、动态力学性能及红外谱图。结果表明,随着湿热老化次数的... 采用层间剪切的测试方法,研究了湿热-高温循环老化对碳纤维双马树脂基复合材料界面性能的影响,分析了复合材料的质量变化过程以及不同循环老化次数下的层间性能、表面和断口形貌、动态力学性能及红外谱图。结果表明,随着湿热老化次数的增加,饱和吸湿率逐渐增大后又减小,但达到吸湿饱和所用时间逐渐缩短;随着高温老化次数的增加,老化前期的质量损失速率降低得不多,但最终的质量损失率有着小幅度的升高。湿热-高温循环老化导致了纤维与基体间的界面破坏,但层间剪切强度降低的幅度不大,有着较高的保持率。随着循环次数的增加,每次湿热老化后的T_(g)都较前一次有所升高,但在每次高温老化后的T_(g)都相差不大。高温老化在循环老化过程中起主导作用,期间发生了热老化效应和氧化反应。 展开更多

关键词 碳纤维双马树脂基复合材料 湿热老化 高温老化 界面性能 动态力学性能

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