摘要：结构健康监测技术有望在飞行器设计、服役和维护中发挥关键作用,提高飞行器结构效率,确保飞行器结构的安全性和可靠性。本文首先概述结构健康监测的基本概念及其适用范围,强调其在航空航天领域中的重要性。随后,针对结构健康监测技术在飞行器典型结构中的研究工作情况,重点围绕冲击监测、超声导波损伤监测以及光纤传感器应变监测等先进技术进行详细讨论,总结国内外研究现状、技术能力以及典型应用。最后,指出飞行器结构健康监测面临的挑战性问题,展望该技术在航空航天领域的应用前景。

摘要：将磷元素引入到环氧树脂体系可以有效改善其液氧相容性,但同时对其常低温力学性能的影响还有待研究。由于固化后的含磷环氧树脂体系具有复杂的无定形非晶交联网状结构,影响其力学性能的因素众多且相互关联,实验研究难以表征其微观破坏行为。本论文基于分子动力学(MD)研究,模拟出10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)与环氧氯丙烷反应得到的环氧树脂与固化剂4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM)的固化交联过程,计算了该树脂体系的热力学参数与微观破坏行为,揭示其断裂过程下的微观力学响应机制,并与2wt%含磷量下的ODOPB改性环氧树脂体系进行对比。分析结果为耐极端环境高性能环氧树脂与复合材料的设计与性能优化提供参考。

摘要：使用含磷阻燃剂分子对环氧树脂进行化学改性可以提高材料的液氧相容性,但将显著改变环氧树脂固化物的力学性能。利用分子动力学(MD)模拟方法,研究了10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)改性环氧树脂的低温力学性能。首先采用两步反应方案来制备改性的环氧热固性交联网络,然后分别给予ReaxFF与Dreiding力场,基于截断键长实现精确有效的键断裂模拟。着重探索了不同磷含量对分子网络结构和材料性能的影响。研究发现,链长分布特征是决定材料力学性能的关键因素。而通过链长调节(CLR),材料在低温下的力学性能可以明显增强。为高性能液氧相容热固性树脂和复合材料的设计和制造提供了有价值的参考,有助于提高复合材料在恶劣工程环境下的耐受性。

摘要：为了提高运载火箭的运输效率以及降低火箭发射成本,采用复合材料贮箱代替金属贮箱是最直接、最有效的方式,本文提出一种新型无内衬复合材料贮箱的设计方案。针对某一尺寸的贮箱结构,采用平面缠绕的方法进行缠绕的线型设计,同时基于网格理论对缠绕的层数进行设计,提出贮箱筒段的缠绕方案;结合经典层合板理论,通过Tsai-Wu失效判据进行单角度强度校核保证贮箱整体结构的安全;提出上、下封头极孔处的连接结构形式以及通孔的设计过程;应用ABAQUS进行贮箱实体模型和设计内压下贮箱缠绕层、胶层和上下法兰连接结构的有限元模拟,讨论设计的贮箱结构的可行性和安全性。本文的研究工作为复合材料贮箱的成型加工提供了理论依据。

摘要：扭转模态导波T(0,1)对液体载荷不敏感,其用于水下管道检测是一种具有潜在吸引力的导波模态。基于T(0,1)导波,研制了一套可用于水下管道检测的新型换能器阵列,并在实验室环境中进行了系列检测实验。换能器采用厚度剪切型压电陶瓷作为敏感元件。卡具装置采用模块化设计,模块间通过销轴连接。这种设计使换能器阵列具有一定的柔性,并可方便拆卸各模块以满足不同直径管道对于换能器数量的要求。实验结果表明,换能器阵列能在水下管道中高效激励和接收T(0,1)模态导波。模拟损伤回波信号到达时间和幅度较好地反映了损伤的轴向位置及大小。换能器阵列具有安装简单,使用灵活的特点,为水下管道超声导波检测提供了有效手段。

摘要：　针对厚截面构件的RTM工艺过程,研究了三维树脂流动问题。基于六面体单元,采用有限单元/控制体积方法,开发了三维树脂流动过程模拟程序HEXCV。与解析解比较验证了HEXCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明,HEXCV程序可为工艺过程设计提供有效的参考依据。

摘要：　采用有限单元/控制体积方法,编写了RTM工艺注模过程模拟程序SHELLCV。SHELLCV程序包含三角形壳元和矩形壳元两种单元,可以模拟复杂形状三维薄壁构件的RTM制造工艺注模过程,得到任意时刻的树脂流动前峰曲线、压力场分布。与解析解比较验证了SHELLCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明SHELLCV程序可为工艺设计:注射口和排气口的布置,合模压力提供有效的参考依据。

摘要：蜂窝夹层壁板是飞机结构中理想的、结构效率最高的结构形式之一。简述了蜂窝夹层结构的典型蜂窝几何形状和面板、蜂窝芯材种类及相应性能,介绍了国外主要机型蜂窝夹层结构的使用状况和中国飞机结构上蜂窝夹层结构的应用情况,讨论了部分蜂窝夹层结构的设计方法。

摘要：采用铝合金面板-硬质聚氨酯泡沫夹芯的复合式夹层构型,设计了一种用于低温火箭推进剂贮箱的共底结构,其具有轻量化、易于制造、承载/隔热一体化的特点。通过数值模拟手段,对该共底的隔热效果、结构稳定性及热力耦合问题进行分析。结果表明,该共底满足低温液氢/液氧贮箱隔热要求,在0.342 MPa压差下不失稳,单箱打压低于0.5 MPa时材料不失效。此结构的设计分析可为新型低温贮箱共底的设计提供技术支持。

摘要：利用微型机电系统(MEMS)加工工艺制备微悬臂梁,开发了一种由镀钯薄膜微悬臂梁和光纤布拉格光栅(FBG)组成的氢气敏光纤传感器,通过光栅波长的变化测量微悬臂梁吸收氢气时产生的位移,从而反映出环境中的氢浓度。应用弹性力学理论分析其工作原理,建立了传感器最大波长变化量与氢浓度关系的数学模型。结果表明,改变钯膜/硅悬臂梁厚度比可以提高传感器的灵敏度,厚度比为0.4时,传感器响应量最大。通过实验研究了传感器的氢响应特性,理论模型预测的最大波长变化量与实验结果十分吻合。