TC4钛合金超高周次轴向振动疲劳试验

应用基于压电超声疲劳试验技术开发的20kHz轴向振动疲劳试验系统,完成了室温下TC4钛合金超高周疲劳试验,获得了TC4合金在107～109周次范围内的轴向振动疲劳寿命曲线(S-N曲线);运用C.Paris推导公式预测了TC4合金材料的寿命,得到各应力水平下破坏率为50％、95％、99％的安全寿命.结果表明:在疲劳循环大于107周次时,试件仍会发生疲劳断裂,疲劳强度随循环次数的增加而下降,并不存在明显的疲劳极限.TC4合金的S-N曲线在107～109周次的范围内呈连续下降型.在轴向振动超高周疲劳试验中,试件的裂纹扩展寿命只占其在50％破坏率下疲劳安全寿命的一小部分,其疲劳寿命主要由试件的裂纹萌生寿命决定.     

一种共振频率可调的振动放大器设计

采用电磁振动台开展结构疲劳试验研究时,常会遇到高频激振能力不足的问题,为此本文设计了一种融夹持与放大于一体的共振频率可调的振动放大器。首先,通过构建振动台-振动放大器-试件系统的动力学模型,分析振动特性并揭示了振动放大器的放大原理;然后通过三维辅助设计建模完成了振动放大器的结构设计,并结合有限元分析对振动放大器有效性进行验证;最后通过对比试验验证得到,该设计可以有效覆盖试件目标振型所对应的固有频率,并显著提高振动台的激振能力。     

TC4钛合金超高周疲劳性能研究

应用基于压电超声疲劳技术开发的20kHz超声疲劳拉压试验系统,在室温下完成了对称载荷作用下TC4钛合金的超高周疲劳试验,并分析了次表面断裂的试件断口。结果表明:疲劳循环大于10~7周次时,试件仍会发生疲劳断裂,且疲劳强度会随循环次数的增加而下降,不存在明显的疲劳极限;TC4钛合金断口呈现"类鱼眼"形貌,能谱分析未观察到裂纹源处夹杂物的存在;疲劳断面的粗糙度随与疲劳源区距离的增大而减小,裂纹在后期扩展速率较快,并伴随少量塑性变形。该TC4钛合金次表面疲劳裂纹的产生是由其微观组织的不均匀或晶粒内部的滑移带导致的。     

超高周疲劳试件尺寸优化设计研究

针对超高周疲劳试件疲劳区长度设计的随意性大、要求不明确等问题,本文通过建立超高周疲劳试件的理论模型,定义了应力放大系数、疲劳区尺寸等关键设计指标参数,探索了各指标参数随试件尺寸的变化规律。结果表明,随着试件疲劳区长度的增加,试件应力放大系数反而减小,应力均匀度降低。这成为制约试件尺寸设计的主要矛盾。为了确定超高周疲劳试件的合理疲劳区长度,本文提出了超高周疲劳试件设计的约束条件和优化指标,实现了超高周疲劳试件的尺寸优化设计,得到疲劳区的合适范围为5mm~10mm。通过本文提出的尺寸优化指标求解出6063铝合金超高周试件疲劳区半长度应取6mm。     

激光冲击强化技术的理论模型及参数优化研究

为了提高激光冲击强化的效果,研究了一维激光冲击强化理论模型及关键参数的优化方法。根据激光冲击强化技术的原理,建立了一维激光冲击强化理论模型,推导了激光束透射系数的解析表达式。利用Matlab软件得到了约束层的相对介电常数、约束层厚度、等离子体厚度,以及吸收涂层相对介电常数、吸收涂层厚度等关键参数对透射系数的影响曲线,并根据厚度对透射系数的影响曲线来确定约束层、等离子体层和吸收涂层的厚度。研究表明,通过透射系数的影响曲线对关键参数进行优化后,对铝合金板进行激光冲击强化处理,可使铝合金板表面变形深度增加3倍多,从而为激光冲击强化技术中关键参数的选取提供了理论指导。     

压电分流阻尼的虚拟实现

提出压电分流阻尼技术的虚拟实现方法,用主动控制的方法来真实地模拟被动压电分流阻尼器的效果。利用压电分流阻尼系统的动力学基本方程设计反馈控制器,建立相应于LR串联分支电路的反馈控制结构,整个闭环控制系统稳定或渐进稳定。虚拟实现方法避免了大电感的要求,可以在线调节电感和电阻的数值以适应环境的变化,克服了物理压电分流阻尼器的两大缺陷。数值仿真结果表明,虚拟实现方法能够有效地控制连续结构的振动。     

非线性呼吸行为对带横向裂纹Jeffcott转子稳定性的影响

在分析现有力学模型局限性的基础上,考虑转子在失稳转速附近复杂的涡动状态,构建了不依赖于重力占优假设的含横向裂纹的Jeffcott转子的通用运动方程和一种拟合的裂纹呼吸模型。根据Floquet稳定性理论,用打靶法分析了该裂纹转子模型运动的稳定性。结果表明,刚度相对变化量、系统阻尼、裂纹相位角等系统参数对模型的运动稳定性都有较大影响,特别是裂纹相位角对稳定性的影响很复杂;在临界转速附近,裂纹的非线性呼吸行为可以提高转子的稳定性,且改变了失稳发散的行为;在亚临界转速附近,裂纹的非线性呼吸行为会降低转子的稳定性,使周期运动发生结构失稳。     

带挤压油膜阻尼器双转子系统动力建模与仿真

双转子结构在航空发动机中有很广泛的应用,针对带定心弹性支承挤压油膜阻尼器的双转子系统,建立了考虑轴间轴承耦合力的双转子系统动力学模型,采用7—8阶连续Runge—Kutta法进行求解,得到了双转子系统的非线性振动特性和轴间轴承所承受的力,从而为结构的振动分析与     

CFRP超高周三点弯曲疲劳热效应特性实验与数值模拟

针对复合材料超高周三点弯曲疲劳的温升问题,利用商用软件ABAQUS对实验过程中的热效应进行建模与数值模拟研究,得出了疲劳载荷作用下CFRP试样的主体产热阶段与位置,并根据冷却方案设定的基本原则,利用复合冷却方式开展了连续载荷作用下的超声疲劳试验,研究结果表明:CFRP不存在传统的疲劳极限.随着应力水平的改变,CFRP超...     

超音速飞行体的“声指纹”识别技术研究

＂声指纹＂识别技术是声学探测的一项核心技术。文中提出＂声指纹＂识别技术;讨论了对超音速飞行体（如飞机、弹头）的激波声信号的测量,提取声学特征,识别超音速飞行体的问题;并利用步枪子弹实验,验证了超音速飞行体＂声指纹＂识别技术的可行性和有效性。