摘要：高温压缩性能是复合材料结构设计关键的力学参数,但是传统技术手段难以对其进行有效测量。通过搭建基于数字图像相关方法的高温实验系统,开展了复合材料的高温压缩实验,获得了130℃环境下CCF300/5228A碳纤维增强复合材料层合板0°和90°压缩性能、应力-应变曲线以及不同载荷情况下轴向应变分布及演化,并且与室温实验结果进行了对比。进一步通过扫描电镜进行了压缩试样的断口分析,结合实验结果,探讨了高温和铺层形式对压缩性能的影响。最后,通过实验验证了高温实验系统及相应实验方法的可行性和可靠性。结果表明:130℃环境下0°与90°压缩强度保持率分别为70.5%和62.6%,压缩模量保持率分别为88.0%和75.4%,说明由基体控制层合板的强度和模量对高温更敏感。

摘要：残余应力贯穿于材料及构件的设计、生产、加工、制造、服役和失效的全生命周期,是影响材料及构件加工精度、尺寸稳定性及疲劳强度的关键因素,如何准确无损表征残余应力具有重要意义。与传统实验室X射线衍射方法相比,同步辐射X射线衍射技术在亮度、准直、时间分辨率、空间分辨率、穿透深度等方面具有显著优势,是一种无损原位精确表征工程材料和关键构件残余应力有效的方法之一。本文围绕同步辐射X射线衍射技术在材料残余应力中的研究进展,重点阐述增材制造过程中高温合金的残余应力分析、激光喷丸技术对钛合金残余应力的影响、焊接铝合金残余应力评价、热处理参数对结构钢残余应力的影响以及陶瓷涂层的残余应力研究。最后,分析同步辐射X射线衍射技术在工业应用方面的不足,并展望未来的研究及发展方向,包括发展原位测试环境及装置、同步辐射X射线衍射技术与其他无损检测方法相结合等。

摘要：采用工业CT设备获取3D打印材料试样受载变形前后的三维数字体图像,并使用数字体相关(digital volume correlation,DVC)方法计算出试样内部三维位移场和三维应变场,研究试样在载荷作用下的内部变形与损伤演化规律,通过设计制作具有1700 N拉压加载能力的原位加载装置,结合微纳CT设备建立拥有原位加载与观测能力的DVC方法实验装置,其最高成像分辨率可达10μm。结果表明:对采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)工艺方法制作的3D打印铝合金试样进行原位拉伸实验,并使用DVC方法获取试样内部的全场位移与应变数据,测得的弹性模量数据与常规实验方法结果完全吻合,验证了使用DVC方法对内部位移场和应变场进行测量的有效性。

摘要：介绍了舰载机点蚀、丝状腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和氢脆5种常见的腐蚀失效模式及其形成机理、失效现象与特征、影响因素等,列举了与设计、制造工艺、材料等因素相关的导致飞机构件腐蚀失效的典型案例,并根据案例的失效原因提出舰载机腐蚀失效的预防与改进措施,以及在设计、制造工艺和选材方面的一些建议。结果表明,飞机的腐蚀控制是一项系统工程,设计中需要充分考虑对导致腐蚀的因素进行有效控制,并注意细节防腐设计;飞机构件在进行合理的防腐设计的同时,材料的工艺状态和材料的选择与环境之间,及材料与工艺之间,应在防腐方面有科学严谨的匹配。

摘要：Ⅱ型层间断裂韧度是复合材料结构损伤容限设计的关键力学参数。针对5种具有不同预置分层界面的国产T300复合材料端部缺口弯曲(ENF)实验件,开展Ⅱ型分层测试,获得预嵌薄膜末端开裂的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,NPC 和预开裂裂纹处扩展的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,PC 。结果表明:5种分层界面下 G Ⅱc,NPC 均比 G Ⅱc,PC 高,并且对于 G Ⅱc,NPC 值,0°/0°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低;而对于 G Ⅱc,PC 值,0°/45°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低。同时,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)模拟不同分层界面处的Ⅱ型分层扩展,获得了分层扩展过程中分层前缘应变能释放率分布,结合实验结果分析了分层界面角度对Ⅱ型断裂韧度测量值的影响。

摘要：从统计学基本概念和原理出发,对金属材料室温拉伸强度设计许用值的直接计算方法要素进行了简析,并对批产TC11钛合金棒材和锻件的室温设计许用值进行了计算与分析。结果表明:采用回归方法计算的TC11棒材不同规格系列设计许用值下限,比材料标准规定的S基准值下限更接近产品实际强度,不同规格抗拉强度的计算下限值比规定下限值高31~85MPa;采用不回归方法计算的TC11锻件抗拉强度设计许用值比锻件标准规定的S基准值低11MPa。计算的设计许用值比国内材料数据手册中TC11合金的A基准值高,棒材强度高1.5%~7.2%不等,锻件抗拉强度和屈服强度分别高3.9%和5.2%。

摘要：某发动机燃气涡轮Ⅰ级工作叶片经试车后发现叶盆侧存在裂纹。通过外观形貌观察、体视显微镜观察、微观形貌分析、能谱分析等手段,结合叶片的工况,确定了叶片裂纹的形成原因。结果表明,叶片叶尖裂纹产生与叶片和涡轮外环摩擦产生的高温以及应力有关,叶尖为氧化最严重区域,γ'相完全回溶,叶片的温度超过了1220℃,建议从发动机设计时就要考虑避免产生摩擦裂纹。

摘要：提出了一种面向可靠性设计的四参数随机疲劳极限模型,可针对小样本数据实现超高周疲劳(VHCF)应力-寿命(S-N)曲线处理。通过对航空用钛合金常规样本数超高周疲劳数据的拟合分析和对比验证了模型的准确性。同时,以某型航空发动机压气机叶片用TC17钛合金为研究对象,分别对室温(RT)和400℃小样本超高周疲劳数据进行了处理,得到了典型置信度和可靠度条件下的超高周疲劳强度估计值。结果表明:本文提出的四参数随机疲劳极限模型,能够通过少量的长寿命区试验数据获得材料超高周范围内发动机设计所需的疲劳强度估计值;相较于常用的升降法,基于本模型进行试验安排可大幅降低68%的试验量,为发动机材料的超高周疲劳强度评价提供方法支持。

摘要：航空材料的缺陷容限性能是航空产品结构设计的重要依据。以直升机传动系统用TC4钛合金作为对象,开展材料冲击和划痕两种预损伤条件下的缺陷容限性能研究。选取缺陷容限设计典型缺陷尺寸参数制备疲劳试样并开展高周疲劳S-N曲线测试,结果表明:缺陷显著降低TC4钛合金的疲劳极限值,在相同缺陷深度条件下,划痕缺陷的缺陷影响系数Kflaw值为2.29,显著高于冲击坑缺陷的Kflaw值1.75。通过对典型试件断口进行分析,获得划痕和冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生和扩展规律。其中划痕缺陷失效以多源特征为主,萌生于划痕缺口根部;而冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生特征随疲劳加载应力变化,高应力下呈现多源特征,裂纹萌生于缺口表面,低应力下裂纹萌生于缺口次表面位置。

摘要：Ti3Al基合金是一种能在600℃~700℃之间使用的轻质结构材料,特别是通过添加铌等元素使合金的室温塑性和韧性有了较大的提高[1-2]。Ti3Al基合金的主要应用方向为低压涡轮导叶内环和高压压气机机匣等,这些合金的板材有可能在高超声速飞行器上使用,并用作碳化硅纤维增强复合材料的基体材料。通过优化合金成分设计、添加各种主量和微量元素合金化并控制合金中的杂质含量,可使Ti3Al基合金的性能大幅提高,