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泡沫夹芯面板非穿透损伤挖补维修有限元分析

张春 , 刘峰 , 马佳 ,

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.009

建立了SR20飞机含非穿透损伤复合材料泡沫夹芯结构壁板挖补维修的三维有限元模型.分析了有限元模型的收敛性,给出了合理的网格划分密度.对单向拉伸和双拉伸载荷下含非穿透损伤泡沫夹芯结构进行了应力分析,给出了完好结构和维修后结构面板各材料主方向应力分布.基于最大应力准则给出了完好结构和维修后结构的单向拉伸强度和双向拉伸强度.分析结果表明,维修后的结构在单向拉伸状态下,初始损伤为面内剪切失效,应力极值点位于母板上临近维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成30°的位置;双向拉伸状态下,初始损伤为纤维拉伸断裂,应力极值点位于母板上维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成45°的位置.在理想修复状态下,单向拉伸时的强度恢复系数为85.8%,双向拉伸时强度恢复系数为96.7%.维修区域材料不连续,导致应力集中,使结构维修后强度下降.维修后强度随表面贴补铺层数增加而降低,原因为贴补铺层增大了局部刚度,使维修区域应力水平升高.

关键词: 泡沫夹芯 , 复合材料 , 壁板 , 挖补 , 有限元

某无人机复合材料主翼盒准等强度设计与有限元分析

刘峰 , 马佳 , 张春 ,

玻璃钢/复合材料

以某无人机复合材料主翼盒准等强度设计与优化为目标,研究了主翼盒基于载荷分段的包络设计方法与铺层优化方法.采用等步长载荷包络设计方法计算了准等强度翼盒前梁的分布载荷,给出了前、后梁的初步铺层设计.建立了主翼盒的有限元模型,基于有限元分析结果校核了主翼盒的强度、刚度和稳定性.给出了主翼盒前、后梁以及蒙皮的铺层优化方案.研究结果表明,等步长载荷包络设计方法能够方便地计算主翼盒前、后梁的分段载荷;基于经典层合板理论对主翼盒进行铺层的初步设计,并运用有限元软件进行分析与校核,可以快速、有效地完成主翼盒铺层的分段优化设计;大展弦比机翼受最大正过载时,翼根上表面受压缩载荷,前梁上缘条和上蒙皮易发生局部屈曲失稳;减少主翼盒前、后梁下缘条以及下蒙皮铺层数目,可使结构减重达5.23%.

关键词: 无人机 , 复合材料 , 主翼盒 , 优化设计 , 有限元

基于有限元的四旋翼无人机碳纤维结构优化设计与固有模态分析

刘峰 , 高鸿渐 , , 代海亮

玻璃钢/复合材料

根据消费级四旋翼无人机性能要求,设计了一款质量轻、强度高、航时长、构型简洁的全碳纤维结构消费级四旋翼无人机.建立了四旋翼无人机结构有限元模型,对额定载荷下无人机的结构应力进行了分析.基于最大应力强度准则,对无人机结构强度进行了校核.分析了结构的稳定性,计算了初始结构失稳临界载荷和失稳模态.基于最小重量要求对无人机初始结构的碳纤维铺层进行了优化设计.对优化后的结构进行了固有振动分析,给出了结构的前四阶固有频率和振动模态.优化后的结构在2 g过载下,极限载荷是最大使用载荷的2.57倍,失稳临界载荷是最大载荷的2.09倍,满足设计目标和要求.优化后的结构重量减少了21%,降低为108.6 g,有效载荷约为机体结构重量的3倍.

关键词: 四旋翼 , 无人机 , 有限元 , 碳纤维 , 结构优化

含穿透损伤泡沫夹层结构的修补及拉伸性能

, 刘峰 , 张春 , 高鸿渐

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.06.017

建立了复合材料泡沫夹层结构含穿透损伤挖补维修的三维有限元模型,对其在单、双向拉伸载荷作用下进行了有限元分析,根据各铺层的材料主方向的应力分布,采用最大应力强度准则计算了挖补维修前后结构的单、双向拉伸强度.结果表明:单向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为88.1%,初始损伤为面内剪切失效;双向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为97.6%,初始损伤为纤维拉伸断裂.最佳表面额外贴补层数量为1至2层,过多贴补层会导致局部应力集中,使维修后结构强度下降.

关键词: 挖补维修 , 复合材料 , 泡沫芯体 , 夹层结构 , 有限元分析

负温度梯度熔体凝固过程中的形核与再行为

谢发勤 , 吴向清 , 李金山 , 傅恒志

材料导报

研究了63~292K热力学过冷度范围内,Cu-Ni单相合金的凝固组织演化规律,分析了负温度梯度熔体凝固过程中的形核与再行为.结果表明:①负温度梯度熔体凝固的冷却曲线上有较明显的形核特征;②在负温度梯度熔体凝固冷却曲线的快速再阶段,出现了明显的"二次再"特征,此"二次再"的本质有别于慢速凝固阶段的二次再,因此称之为"伪再".

关键词: 负温度梯度 , 过冷度 , 过冷凝固 ,

等离子渗Ta改性层的组织及耐蚀性

毕强 , 张平则 , 黄俊 , 魏东博 , 李伟

中国腐蚀与防护学报

用双等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ta改性层。用XRD,SEM,EDS,电化学腐蚀和中性盐雾试验分析Ta改性层的组织特征、成分和耐蚀性能。结果表明,Ta改性层与基体结合良好,厚度为32μm左右。改性层中Ta元素含量呈梯度分布,主要物相为α-Ta。双等离子表面渗Ta处理后试样的耐蚀性明显优于基材。

关键词: 等离子表面冶金 , Ta改性层 , 极化曲线 , 电化学阻抗 , 中性盐雾试验 , 抗腐蚀性

等离子渗Ta改性层的组织及耐蚀性

毕强 , 张平则 , 黄俊 , 魏东博 , 李伟

中国腐蚀与防护学报

用双等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ta改性层。用XRD,SEM,EDS,电化学腐蚀和中性盐雾试验分析Ta改性层的组织特征、成分和耐蚀性能。结果表明,Ta改性层与基体结合良好,厚度为32μm左右。改性层中Ta元素含量呈梯度分布,主要物相为α-Ta。双等离子表面渗Ta处理后试样的耐蚀性明显优于基材。

关键词: 等离子表面冶金 , Ta改性层 , 极化曲线 , 电化学阻抗 , 中性盐雾试验 , 抗腐蚀性

脱铝对红沸石结构及结晶度的影响

李酽 , 岳明波 , 汪信 , 杨绪杰 , 陆路德

功能材料

以盐酸对红沸石进行了脱铝,用X射线衍射、红外光谱和化学分析手段对样品做了表征.探讨了酸用量与红沸石脱铝量、结晶度、结构变化之间的关系.结果表明,盐酸对红沸石脱铝速度快,脱铝量随着盐酸用量的增加而增加.随着脱铝的进行,样品的衍射峰位移呈周期性变化,面网间距总体减小,且呈现减小-增大-减小的规律性变化.随着脱铝度的提高,在3700~3200cm-1波数范围内,出现新的吸收峰,与羟基窝的生成和变化相关.在不补硅的情况下深度脱铝,容易导致红沸石骨架结构崩塌.

关键词: 沸石 , 脱铝 , 分子筛 , 结晶度 , X射线衍射 , 红外光谱

某难选贫碲铋矿的选矿工艺研究

冯海亮 , 车小奎 , 郑其 , 马立成 , 王雷

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.07.009

碲被广泛应用于冶金、电子、化工、玻璃、陶瓷及医药等行业和领域,特别是在新能源新材料、国防与尖端技术领域中具有不可替代性,是一种具有重大前景的战略资源.某贫碲矿石矿物组成复杂,共生关系密切,同时部分磁黄铁矿在磁性、可浮性与碲铋矿相似,属较难分选矿物.针对矿石特点,采用磁-浮选联合的选矿工艺以及粗精矿再磨工艺,解决了碲铋矿与磁黄铁矿难分离的问题.试验选取乙硫氮与丁基黄药作为浮选碲铋矿的混合捕收剂,氧化钙、水玻璃与亚硫酸钠作为脉石矿物与硫铁矿的抑制剂,经预先弱磁选脱硫,脱硫尾矿经两次粗选,一次扫选,粗精矿再磨两次精选,可获得Te精矿品位为18.94%,回收率为91.40%的良好指标.磁-浮选联合流程及粗精矿再磨工艺,改善了Te的浮选指标,实现了难选低品位碲铋矿的有效回收,研究结果可为该地碲铋矿物的有效开发利用提供技术指导.

关键词: 碲铋矿 , 磁-浮联合流程 , 粗精矿再磨 , 乙硫氮

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