考虑孔洞影响的铸造镁合金ZM6疲劳寿命预估方法

铸造镁合金ZM6是一种应用于直升机减速器机匣制造的典型材料。然而,在铸造过程中产生的内部缺陷对材料的疲劳性能有显著影响。本文研究了含内部孔洞缺陷ZM6材料的疲劳损伤模型和寿命预估方法。首先,采用X射线断层扫描技术,对三个批次毛坯料制成的试验件进行扫描观察,获得了试验件内部孔洞的分布特征。进而,对48件试验件进行了两种应力比下多级应力水平的疲劳试验,获得了各批次试验件寿命结果,并通过观察与分析,得出了孔隙率和近表面较大孔洞为影响试验件疲劳寿命的两个关键因素。然后,基于损伤力学理论提出了通过材料初始弹性模量和等效孔洞局部应力应变场来分别反映孔隙率和近表面较大孔洞影响的疲劳损伤模型和寿命计算方法,并结合ABAQUS软件平台实现了含孔洞试验件的疲劳损伤计算和寿命计算。最后,采用所提理论模型和计算方法给出了试验件的疲劳寿命预测结果,并与试验结果进行了不同维度的对比,验证了所提模型与方法的有效性和适用性。     

AA7075-T6复杂加载状态下断裂极限研究

为研究航空铝合金AA7075-T6板材在复杂加载状态下的韧性断裂力学性能,设计4种包含不同应力状态的拉伸试验和液压胀形试验来获取材料的硬化特性和断裂参数。通过不同应变率和不同轧制方向的拉伸试验得到相应的应力-应变曲线,分别采用不同硬化模型和DF2016韧性断裂准则对其硬化行为和断裂特性进行表征。结果表明AA7075-T6狗棒试件在应变率为1 s^-1和10 s^-1时重复性较好,应变率为100 s^-1时应力-应变曲线出现明显的抖动,但随着应变率的增加没有出现明显的应变率强化效应。而且对比7个轧制方向的应力-应变结果发现,不同角度的拉伸强度和断裂应变基本相同。因此在研究范围内AA7075-T6表现为一种各向同性且关于应变率不敏感的材料。采用Swift-Voce硬化模型的预测效果最好,DF2016韧性断裂准则可以准确预测AA7075-T6在剪切、单轴拉伸、平面应变拉伸和等轴拉伸等不同应力状态的断裂位置。     

宽应变率范围下2A16-T4铝合金动态力学性能

为了研究2A16-T4铝合金的动态力学性能，利用电子万能试验机、高速液压伺服试验机及霍普金森压杆(SHPB)装置进行常温下准静态、中应变率和高应变率的动态力学性能实验，得到不同应变率下的应力应变曲线，基于修正的Johnson-Cook本构模型对它进行拟合，并分析材料中应变率力学特性对模型应变率敏感参量的影响。结果表明:2A16-T4铝合金在应变率10-4~102 s-1范围内应变率敏感性较弱，而在102~103 s-1范围内应变率敏感性较强，且应变率强化效应随塑性应变的增大而减小；同时，在10-4~103 s-1范围内具有较强的应变硬化效应，且应变硬化效应随应变率的增大而减小；此外，修正Johnson-Cook本构模型的拟合结果与实验结果吻合很好，能够很好表征材料的动态力学行为，且考虑材料中应变率力学特性可提高本构模型参量的准确性。     

基于分区加速和总体共轭梯度法的耦合界面数据传递问题研究

对于耦合动力学问题的分析过程,在界面上需频繁进行数据交换。为此,基于紧支径向基函数和多项式基函数推导了界面数据传递的插值算法,给出了传递矩阵的具体形式。通过分析时间复杂度,找出该算法在大节点量时效率不高的原因在于径向基矩阵的构造和传递矩阵的计算。为加快径向基矩阵的构造速度,提出分区加速处理以提高相关节点的搜索效率;为避免传递矩阵求解过程中的求逆运算,将其转化为多右端项的大型稀疏对称线性方程组问题,引入多右端项的总体共轭梯度迭代方法求解,并讨论了初始估计矩阵的选取方法。数值算例结果表明,结合使用分区加速原理和总体共轭梯度迭代方法,可在不损失插值精度的前提下显著提高求解效率。     

考虑温度效应的起落架落震缓冲性能研究

为了研究环境温度对起落架缓冲性能的影响，以某型飞机起落架为研究对象，考虑温度对起落架动力学模型中空气弹簧力和油液阻尼力的影响，提出了一个包含温度效应的起落架动力学分析模型，并通过试验在一定温度范围内(-35℃～60℃)进行了验证。结合试验数据和仿真模型给出了空气多变指数、油液阻尼系数的设计指导值，并研究了温度对起落架缓冲性能的影响规律。结果表明：环境温度对起落架缓冲性能影响显著，表现为起落架落震动载荷的变化；同时发现缓冲器腔内气体较油液受温度影响更为敏感，低温状态时气压的变化以及油液物理状态的改变会使得缓冲器性能明显恶化，缓冲支柱行程变化率达到25%;对于可能工作在复杂环境下的起落架，设计阶段需要充分考虑温度对缓冲器内气压和油液的影响，确保飞机着陆安全。