复合材料定向管动力响应及优化分析

为掌握复合材料定向管的动态力学性能,了解复合材料定向管动力响应的应力、应变和变形位移情况,建立了复合材料定向管受载的力学模型,利用动力有限元法仿真计算了火箭弹的发射过程,然后对定向管壁厚值进行了对比优化分析.结果表明:动力有限元法是有效的仿真计算方法,复合材料定向管在发射开始阶段产生的响应应力和应变较大,后端产生的响应应力和变形位移比前端大,确定的合理壁厚值范围为3.6～4.1mm.该研究为某火箭炮复合材料定向管的研制提供了参考.     

复合材料定向管刚度优化设计

为了减小火箭发射时的起始扰动,该文对复合材料定向管的刚度进行了优化设计.建立了复合材料定向管的有限元参数化计算模型.采用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的优化策略.将复合材料定向管有限元参数化模态计算模型集成在多学科优化设计软件iSIGHT中,实现了优化流程自动进行.以定向管支撑约束位置为设计变量,以定向管基频最大值为目标函数,对定向管刚度进行了优化设计.计算结果表明:优化设计结果使复合材料定向管的一阶固有频率提高了29％,有效减小了火箭发射时定向管口的起始振动.     

复合材料定向管轻量化设计

为了获得性能好质量轻的定向管,建立了以质量最小为目标函数,以刚强度要求为约束条件,以复合材料的铺层厚度和缠绕角为优化设计变量的复合材料定向管优化数学模型.应用Python语言实现ABAQUS的二次开发,得到了复合材料定向管的参数化有限元模型.选用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的优化策略,基于iSIGHT优化平台建立了定向管动力学优化求解框架.优化后的复合材料定向管刚强度满足设计要求,质量减小21.9%.     

定向气流TG-CVI法快速致密化盘状 C/C复合材料工艺

C/C复合材料因其特异性能在航空航天、武器装备等领域得到了广泛应用.但其制备过程中致密化周期很长导致成本居高不下,限制了C/C复合材料在众多领域的应用.采用定向气流温度梯度气相渗透(TG-CVI)快速致密化方法制备盘状C/C复合材料,并对其致密化行为和致密化工艺进行研究.结果表明:定向气流TG-CVI法能有效抑制气相沉积过程中C/C复合材料表面"结壳"现象,实现盘状C/C复合材料的逐层快速致密化,是制备盘状C/C复合材料较为理想的工艺.在1 080℃下,只需沉积67 h,C/C复合材料的密度就可达到1.8 g/cm~3,热解碳结构全部为粗糙层结构(RL).     

干态剑麻叶片及其复合板材拉伸性能研究

探讨了以干态剑麻叶片作为增强材料与环氧树脂复合后制成复合板材的拉伸性能.研究结果表明,剑麻叶片自身可视为一种定向增强的复合材料,与环氧树脂复合后,在定向拉伸性能上可以得到进一步改善.     

定向反光布

定向反光布主要根据光学原理,利用先进的工艺和技术装备,采用微米级微球透镜作为定向反光布反光原件,通过涂层、复合、喷涂等多种工艺技术组合而成的复合材料, 使入射光线经定向反光布反射回原来光源方向.该产品可制作职业安全服装,无论是移动目标还是固定目标都可使用反光布,以便有效地发现目标,避免事故发生.     

真空冶金法提纯锑掺杂单晶硅埚底料的实验研究

采用真空定向凝固技术,在不同真空定向凝固条件下,对拉制锑掺杂的单晶后的埚底料进行提纯并得到铸锭.对不同生长条件下铸锭的生长形貌进行分析.同时,通过ICP-AES测定了铸锭纵向的杂质元素的分布.结果表明,杂质Sb从底端到中上端由于定向凝固的作用呈现浓度升高,从中上端到顶端由于真空蒸馏的作用呈现浓度降低.     

热轧变形对Al_(18)B_4O_(33)W/Al复合材料结构与拉伸性能的影响

采用挤压铸造工艺制备了硼酸铝晶须增强纯铝基复合材料,并在450℃高温下对复合材料实现了轧制比为50%的热轧变形.利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对轧制前后复合材料的微观组织结构进行了观察,并对轧制前后复合材料的室温拉伸性能进行了测试.研究结果表明,热轧制变形虽然导致硼酸铝晶须增强铝基复合材料中晶须发生了不同程度的折断,但却能在很大程度上提高硼酸铝晶须沿轧制方向的定向排列程度,并且有利于复合材料中界面结合强度的提高以及复合材料内部微观裂纹的愈合,从而大幅度改善复合材料沿轧制方向上的拉伸性能.     

高纯铝定向凝固中晶粒的生K特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭,并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究.结果表明,初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并,随着保温时间的增加,晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态;过渡区晶粒在晶界夹角处形核,并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况;多晶生长暂停拉伸时,新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大,而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关.     

SiO2对Al-Zn-Si合金直接熔融氧化的影响

通过热质量分析试验,研究了在高温空气中的熔融 Al Zn Si合金表面覆盖 SiO2 引发剂对铝合金直接氧化生长过程的影响.研究结果表明:SiO2 能显著缩短Al Zn Si合金直接熔融氧化的孕育期及 Al2O3/Al复合材料的生长时间,并且有助于 Al2O3/Al复合材料以光滑方式进行氧化生长,形成细化胞状晶团,提高组织均匀度和材料的致密度.促进Al2O3/Al复合材料生长的最佳SiO2 覆盖量为12 mg/cm2.     

贝壳韧带微结构的高分辨扫描电镜研究

采用高分辨SEM及XRD对合浦珠母贝韧带进行了研究,结果表明,合浦珠母贝韧带无机相主要由文石组成.韧带具有明显的层状结构,同一生长层及相隔生长层中文石纤维呈一致定向排列,而相邻生长层文石纤维的定向明显不同,呈“交叉棱柱层”结构样式.合浦珠母贝韧带中文石纤维的直径为80~90 nm,具有典型的2D光子晶体结构特征.     

Nd-Fe-B 包晶合金的定向凝固组织及相选择

对 Nd11.76Fe82.3B5.88包晶成分和 Nd13.5Fe79.75B6.75过包晶成分合金进行了高梯度定向凝固和激光快速定向凝固实验,研究了 Nd-Fe-B 合金组织形成及相选择与凝固参量(温度梯度 G,生长速度 V,合金成分 C0)之间的对应关系.针对包晶相为无固溶度的化学计量比结构的 Nd-Fe-B 合金体系,讨论计算了合金定向凝固过程γ-Fe及包晶T1相的界面温度随生长速率的变化,获得了 Nd-Fe-B 合金定向凝固相/组织选择图,确定了合金凝固中各相及生长形态转化的条件.Bridgman定向凝固实验中,随着抽拉速率的增加,T1相由平面/小平面向枝晶形貌转变;Nd13.5Fe79.75B6 75合金的激光实验中,凝固速率由4.4～5.0 mm/s时,领先析出的组织由γ-Fe 枝晶转变为 T1 相枝晶.实验结果与理论计算给出的相/组织选择图吻合较好.     

Nd-Fe-B包晶合金的定向凝固组织及相选择

对Nd11.76Fe82.36B5.88包晶成分和Nd13.5Fe79.75B6.75过包晶成分合金进行了高梯度定向凝固和激光快速定向凝固实验,研究了Nd-Fe-B合金组织形成及相选择与凝固参量(温度梯度G,生长速度V,合金成分C0)之间的对应关系.针对包晶相为无固溶度的化学计量比结构的Nd-Fe-B合金体系,讨论计算了合金定向凝固过程γ-Fe及包晶T1相的界面温度随生长速率的变化,获得了Nd-Fe-B合金定向凝固相/组织选择图,确定了合金凝固中各相及生长形态转化的条件.Bridgman定向凝固实验中,随着抽拉速率的增加,T1相由平面/小平面向枝晶形貌转变;Nd13.5Fe79.75B6.75合金的激光实验中,凝固速率由4.4~5.0mm/s时,领先析出的组织由γ-Fe枝晶转变为T1相枝晶.实验结果与理论计算给出的相/组织选择图吻合较好.     

浅谈如何解决复合材料零件回弹问题

随着复合材料在现代工业产品中的大量使用,其优势逐渐被广大设计人员所认可,并不断的发掘、优化。但其同样存在着一定的缺点,复合材料零件回弹变形、翘曲就是问题之一。通过调整复合材料零件局部的定向树脂含量,来解决复合材料零件回弹变形的问题。     

Multi-GPU加速的二元合金定向凝固三维相场模型

基于三维相场模型,使用MPI+CUDA异构协同并行技术,在GPU集群上建立三维合金定向凝固的MultiGPU计算模型,实现了Al-Cu二元合金三维定向凝固的模拟.再现了Al-Cu二元合金三维定向凝固的过程,以及不同取向晶粒间的竞争生长现象.通过与传统CPU串行计算模型相比较,验证了Multi-GPU计算模型的计算效率和加速效果.实现了二元合金定向凝固的加速模拟计算,其加速比最大可达57.7.     

SnAgNi钎料钎焊Ni镀层SiCp/Al复合材料的接头微观结构及剪切性能

采用Sn-2·5Ag-2·0Ni焊料钎焊了具有Ni(P)/Ni(B)和Ni(P)/Ni两种双镀层结构的SiCp/Al复合材料.结果表明,SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两种接头均生成唯一的金属间化合物Ni3Sn4.SnAgNi焊料与Ni(B)镀层之间的快速反应速度使Ni3Sn4金属间化合物具有高的生长速度.时效初期的SnAgNi/Ni/Ni(P)接头的剪切强度高于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头,但在250h时效后其剪切强度剧烈下降,低于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头.金属间化合物的生长及裂纹的形成是SnAgNi/Ni/Ni(P)接头失效的主要原因,而SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头失效的主要原因是Ni(P)镀层中Ni原子的定向扩散使SiCp/Al复合材料与Ni(P)处产生孔洞.     

纳米粒子与染料超分子结构复合材料的设计及其吸收红移机理

为探索纳米粒子掺杂对有机功能分子特性的影响,提出了一种基于共掺杂超分子结构的功能复合材料设计新方法,即将具有存储功能的偶氮染料甲基橙定向锚接在球形银粒子表面,制备出银与甲基橙共掺杂超分子结构复合材料薄膜.利用紫外与可见分光光度计,表征了样品的光吸收,分析了金属银纳米粒子光吸收红移的机理.结果表明,与单纯染料分子掺杂相比,该实验设计的复合材料具有更短的光吸收波长.这为缩短有机光存储材料的吸收波长提供了有效途径.     

改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价

针对聚乳酸(PLLA)和羟基磷灰石(HA)两者复合时界面相容性差的问题,采用硅烷偶联剂十八烷基三氯硅烷(OTS)对HA颗粒进行了表面改性,通过热诱导相分离法制备了OTS-HA/PL-LA多孔复合材料.扫描电镜结果表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料中改性HA颗粒的分布较均匀,PLLA和改性HA颗粒之间的界面相容性得到了改善.孔隙率测试表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料的孔隙率均大于90%,适合骨修复材料对孔隙率的要求.细胞培养结果表明,复合材料对骨髓间充质干细胞的生长无抑制作用,细胞在材料表面能正常黏附、生长、增殖,具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,表现出了良好的生物相容性.     

Ni-Cu合金定向凝固海藻状生长形态的相场法模拟

利用微观组织相场法数值模拟技术,对Ni-Cu二元合金在温度梯度G=20K/cm条件下定向凝固的界面形态演化过程进行模拟仿真.基于均匀网格的有限差分法,采用C语言编制定向凝固晶体生长的相场法数值模拟程序,研究计算参数对凝固组织的影响,探讨定向凝固过程晶体的生长机制.研究结果表明:低的温度梯度条件下,初始平界面一旦失稳,快速形成胞状组织,在随后的演化过程中,侧向分支大量繁殖、尖端分裂,形成海藻状生长形态.因此,低温度梯度下二元合金定向凝固界面形态的转化形式为:平面状向胞状转变,最后转变为海藻状.     

直接金属氧化法制备Al_2O_3/Al陶瓷基复合材料的生长方式

运用 DIMOX工艺 ,利用 Al- 3 Mg- 1 0 Si合金在空气工况下直接氧化制备了 Al2 O3 /Al陶瓷基复合材料 ,并通过扫描电镜、光学显微镜等手段观测和研究了复合材料的生长方式 .结果发现 :直接氧化生长 Al2 O3 /Al的复合材料长大增厚是以胞状晶团的方式向前推进的 ,胞状晶团的形成源于合金熔体的微观传输通道 .胞状晶团的长大按照淹没和合并两种方式进行 ,其内部结构表现为周期性层状组织