摘要：介绍了复合材料整体化结构的制造成本估算方法。将成本作为主要的优化设计参数,针对蒙皮加筋壁板结构采用共固化成型技术,考虑结构约束及与成型工艺相关的制造约束,提出了在压力和剪切力作用下复合材料蒙皮加筋壁板结构基于成本-质量平衡的优化设计方法。以蒙皮T形加筋为例,分别选取最小质量和最小成本为优化目标参量验证工时估算模型的有效性。讨论了7种常见形状加筋整体化壁板结构的制造成本和质量,估算值与实验值吻合较好。研究结果表明,蒙皮T形筋制造工时最短而质量仅高于最小质量J形结构的0.5%,是基于成本-质量平衡优化的最佳选择结构。研究结果为复合材料整体化蒙皮加筋结构设计提供指导。

摘要：为探究输调水工程混凝土表面聚合物水泥防护层在经受高速水流作用下冲蚀损伤机制,利用改进的高压水枪冲蚀试验设备研究防护层的冲蚀特性。通过三维扫描提取冲蚀区域的最大长度、最大宽度、最大深度以及体积4种特征参数,分析不同喷射压力、喷射长度、喷射角度和喷射时间下防护层的冲蚀损伤形态、损伤参数演变规律及损伤机制。以防护层冲蚀最大深度为目标值,建立基于Logistic回归函数的防护层蚀变深度预测模型。结果表明:相同工况下,防护层的4种冲蚀损伤特征参数都随喷射压力和冲蚀时间的增加而增加。喷射长度的增加(从喷射长度为0.5 cm增加到6.6 cm)使防护层的冲蚀形态由“沙漏”向“条形”转变,该过程中水力劈裂对防护层与混凝土界面处的破坏效果降低。构建的防护层蚀变深度预测模型具有很好的准确性,可以通过增大喷射长度和喷射角度显著降低防护层的冲蚀损伤程度,这为实际混凝土工程表面防护设计提供了参考依据。

摘要：利用焊接热模拟的方法,对比研究了大热输入焊接DH36钢焊接粗晶区的组织与性能.结果表明,低碳、低锰及低碳当量+微钛处理的合金设计可显著改善钢大热输入焊接粗晶区的组织与性能.随着t8/5的增大,大热输入焊接DH36钢粗晶区的组织由细小(尺寸<1μm)的板条状马氏体-奥氏体岛(M-A岛)组织转变为大尺寸块状M-A岛组织,同时组织中先共析铁素体数量增多,尺寸增大.降低钢中的Mn元素含量可显著促进先共析铁素体的形成,抑制硬质相M-A岛的产生,但过多的粗大先共析铁素体形成会降低HAZ的低温韧性.M-A岛和先共析铁素体共同作用决定着大热输入HAZ的性能.

摘要：分子结构设计是开发新化合物和通过原子尺度操纵优化晶体结构的一种引人注目的策略.在这个工作中,利用分子工程的思想,基于SBBO结构,成功设计并合成两个新型氟碳酸盐KMgLi_(2)(CO_(3))2F和RbMgLi_(2)(CO_(3))_(2)F.在两个结构中,a−b平面是由CO_(3)和LiO_(3)F阴离子基团组成的无限[Li_(3)C_(3)O_(6)F_(3)]_(∞)层,进一步相邻的层通过F原子连接形成一个独特的[Li_(6)C_(6)O_(12)F_(3)]_(∞)双层.这种结构特征对改善晶体的层状生长习性和消除晶体的多晶性有很大的帮助.光学测试表明,该系列晶体具有大的双折射和短的紫外截止边,是深紫外双折射晶体良好的候选材料.

摘要：国家火星探测任务是建设航天强国进程中的重大标志性工程,是中国航天走向更远深空的里程碑工程.智能材料这种集材料、结构和功能于一体的先进材料将会对火星探测任务有所助力.形状记忆聚合物及其复合材料作为一种典型的智能材料,可在有效减轻载荷的同时实现自主变形,已经在地球同步轨道航天器的应用中崭露头角.因此有必要研究这种新型环氧基形状记忆聚合物复合材料应用于火星探测工程的可能性.首先,针对“天问一号”火星探测器的任务需求,设计了一个具有自释放功能的着陆平台国旗装置.其中的锁紧释放装置由碳纤维增强的形状记忆聚合物复合材料制成,分别从静态拉伸力学性能、动态热机械性能和形状记忆性能三个角度评估了空间辐照和长期存储对形状记忆聚合物复合材料的影响.其中,空间辐照包括γ射线和紫外射线,辐照剂量分别为5×10^(5)rad和23.6 kCal.长期存储分为低温-196℃、室温25℃和高温85℃存储30天,和低温-196℃存储457天两组实验.最后,从“祝融号”火星车所携带相机拍摄的照片可以看到五星红旗被成功释放,旗面平整、图案清晰.这说明所研究的环氧基形状记忆聚合物复合材料可成功应用于火星探测任务,未来有望以多种结构形式助力我国的火星采样返回乃至其它深空探测任务.

摘要：采用有限元方法模拟微突体在TiNi形状记忆合金表面的压入过程,研究了伪弹性应变、伪弹性模量和相变启动应力等参数对TiNi合金抗磨性能的影响,并初步确立了TiNi形状记忆合金耐磨材料设计准则.结果表明:伪弹性应变对TiNi形状记忆合金摩擦学性能的影响最显著;就TiNi形状记忆合金耐磨材料的设计而言,应当强调提高伪弹性应变、降低伪弹性模量、增加相变启动应力;同时满足上述3方面要求的TiNi形状记忆合金的耐磨特性最优.

摘要：快速、高通量的实验方法对材料基因工程技术的发展具有重要意义。高温热处理对无机非金属材料的制备往往是必不可少的环节,然而针对材料基因工程所需的材料样品库快速热处理技术目前尚是空白。本文报道了一种可用于快速高温热处理阵列样品的多束激光并行加热系统,介绍了多束激光并行加热系统的设计原理、工作方式、结构细节和软件设计。该装置具有激光加热时间、功率、光斑大小可独立调节、自动化程度高等优点,最大单束激光功率大于100W,每束激光的最大稳定加热温度约为2000℃。作为典型的应用示范,进行了一系列Ce^(3+)掺杂钇铝石榴石发光陶瓷的烧结实验,加热温度分别为1400、1500和1600℃,保温时间分别为180、360和540s,仪器按照设置好的加热位置和加热曲线自动运行。结果表明:采用多束激光并行加热系统,可以在几分钟的热处理时间内获得结晶度和发光性能良好的烧结样品,比传统制备工艺十余小时的烧结时间大幅缩短。这将为高温热处理的条件筛选和高通量制备提供一种节能省时的新技术方案。

摘要：为深入认识跌落冲击条件下构型弹体内部的载荷传递规律及结构响应特征,促进战斗部装药安定性评估和结构设计,结合数值模拟和应力波分析手段,研究了构型弹体在跌落过程中的冲击响应特征,主要关注内部药柱的变形和损伤特性,并讨论跌落姿态、装药构型和跌落高度等因素的影响。结果表明,在跌落冲击条件下,构型弹体装药的变形并非由药柱同壳体的直接撞击作用主控,而主要受到弹体内部应力波传播的影响。装药结构最大变形和损伤区域并不位于药柱外侧同壳体相接触的位置,而位于内部区域。冲击应力波在壳体和药柱之间的透射特征、在壳体和装药内部的反射和叠加特性等决定了药柱的主要变形区域及其变形程度。跌落姿态对药柱的响应特征和变形形貌具有重要影响,导致装药安定性风险从高到低排序的跌落姿态依次为尾部向下垂直跌落、水平跌落、头部向下垂直跌落和倾斜跌落。药柱构型也具有重要作用,其中药柱分段界面容易使得药柱变形程度增大,但对装药过载以及变形分布特征的影响相对较小;隔板结构则容易增大装药过载,同时导致药柱的局域变形位置和变形程度均发生改变。跌落高度对药柱变形区域分布特征的影响较小,对载荷幅值、变形程度和分布范围大小等则具有重要作用,随跌落高度增加,药柱的变形和过载逐渐增大。基于数值模拟结合应力波传播来阐释复杂构型弹体结构响应特征的研究手段,较好地搭建了基本理论与实际工程应用之间的分析桥梁。

摘要：为解决传统双波段红外成像系统构型复杂的问题,提出了一种将自由曲面棱镜引入双波段成像系统的一体式构型。基于设计中约束追迹光线角度的低灵敏度优化方法,实现了F数为1、焦距为20 mm、视场角为21.8°×16.4°的双波段(3.7~4.8μm和8.0~12.0μm)红外光学系统。在20 lp/mm空间频率处,系统中波红外波段和长波红外波段内所有视场的调制传递函数(MTF)分别高于0.79和0.67。经公差分析可知,该自由曲面棱镜的制造可采用单点车削机床实现。同时,完成了长波红外自由曲面棱镜的试制。

摘要：建立了推进剂贮箱的有限元分析模型,并完成了TC4合金和铝锂合金两种不同材料推进剂贮箱的变厚度优化设计。将贮箱划分为不同的区域,选择各个区域的厚度作为设计变量,以各个区域的最大von-Mises应力不超过许用应力作为约束条件,建立以贮箱结构总体积最小为优化目标函数的数学模型,选择"零阶优化"方法获得最优设计参数。计算结果表明该优化方法是有效的,最高减重比高达35.1%,可以用于指导工程实际。