内向同构二次分层内凹六边形超材料力学特性建模与分析

1

作者 杨慧 杨彦飞 +2 位作者 王岩 刘瀚孺 刘荣强 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期532-543,共12页

针对负泊松比超材料的刚度和强度低、胞元混合方式复杂等问题,提出了一种基于内凹六边形胞元的内向同构二次分层内凹六边形超材料胞元。首先基于铁木辛柯梁模型和卡式第二定理对超材料胞元的弹性参数进行理论建模,并采用Beam 188单元建... 针对负泊松比超材料的刚度和强度低、胞元混合方式复杂等问题,提出了一种基于内凹六边形胞元的内向同构二次分层内凹六边形超材料胞元。首先基于铁木辛柯梁模型和卡式第二定理对超材料胞元的弹性参数进行理论建模,并采用Beam 188单元建立有限元模型进行静力学分析;同时采用3D打印技术研制胞元拉伸样件进行拉伸实验,验证了理论和仿真模型的准确性。最后对内向同构二次分层内凹六边形超材料胞元进行参数研究,并与内凹六边形超材料胞元进行性能对比。结果表明,通过调整胞元边长、胞壁厚度,可在保持泊松比不变的情况下显著提升胞元的刚度,为变形翼蒙皮和变形翼填充结构的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 变形翼 超材料 负泊松比 铁木辛柯梁模型 卡氏第二定理

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机器学习技术在航空材料领域的应用 被引量：1

2

作者 何玄 宋鹏 +2 位作者 孔德昊 黄太红 李青 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期85-104,共20页

机器学习技术在航空材料领域具有广阔的发展前景,并在材料选择、设计和优化等方面发挥着重要作用。首先简要论述机器学习技术在航空领域中的优势和潜力,概述机器学习的技术发展、算法类别和特征及其局限性,介绍机器学习在科学研究中,特... 机器学习技术在航空材料领域具有广阔的发展前景,并在材料选择、设计和优化等方面发挥着重要作用。首先简要论述机器学习技术在航空领域中的优势和潜力,概述机器学习的技术发展、算法类别和特征及其局限性,介绍机器学习在科学研究中,特别是复杂材料数据形式下的常规的或潜在的应用。其次,主要关注机器学习在航空材料领域的研究现状,探讨近年来利用机器学习辅助高温合金材料、高强度结构材料、热防护涂层材料及功能与智能材料的研究进展,并阐述机器学习驱动航空材料研究的策略和方法。最后,对机器学习辅助航空材料研发所面临的挑战进行展望,通过推动数据资源的开放共享、深化领域知识和物理规律在机器学习模型中的融合,以及不同类型数据的特征一致性转换,助力航空材料研究向大数据驱动的材料科学第四范式转型。 展开更多

关键词 机器学习 航空材料 高温合金 热障涂层 结构与性能预测

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粉末高温合金中原始粉末颗粒边界研究进展 被引量：16

3

作者 王梦雅 纪箴 +3 位作者 张一帆 傅豪 柏慧凝 贾成厂 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期142-149,共8页

原始粉末颗粒边界(prior particle boundary,PPB)是粉末高温合金(powder metallurgy superalloy,P/M superalloy)中常见的缺陷之一,它是在制粉期间以及热等静压或热挤压前期的加热过程中,在原始粉末表面处析出的一层细小且连续的第二相... 原始粉末颗粒边界(prior particle boundary,PPB)是粉末高温合金(powder metallurgy superalloy,P/M superalloy)中常见的缺陷之一,它是在制粉期间以及热等静压或热挤压前期的加热过程中,在原始粉末表面处析出的一层细小且连续的第二相网膜;这层析出物可能会阻碍粉末颗粒间的扩散与连接,成为了合金中的薄弱界面,严重破坏合金组织,危害其拉伸、冲击等各项力学性能。本文着重介绍了目前针对粉末高温合金中原始粉末颗粒边界的研究进展,重点概述了影响原始粉末颗粒边界的形成因素及消除措施。 展开更多

关键词 粉末冶金 高温合金 原始粉末颗粒边界 缺陷

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高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展 被引量：101

4

作者 杨亚政 杨嘉陵 方岱宁 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第1期47-56,共10页

高超声速飞行器是航空航天的一个重要发展方向,在未来国防安全中起着重要作用.高超声速飞行器热防护材料与结构是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它关系到飞行器的安全.高超声速飞行器热防护材料与结构主要有金属TPS热防护系... 高超声速飞行器是航空航天的一个重要发展方向,在未来国防安全中起着重要作用.高超声速飞行器热防护材料与结构是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它关系到飞行器的安全.高超声速飞行器热防护材料与结构主要有金属TPS热防护系统、超高温陶瓷、C/C复合材料等.从材料制备、抗氧化、力学与物理性能表征等方面综述了热防护材料与结构的研究与应用现状,评述了其发展趋势. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 高温 热防护

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液滴撞击超疏水表面的能量耗散机制 被引量：11

5

作者 刘森云 沈一洲 +2 位作者 朱春玲 陶杰 谢磊 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期91-99,共9页

针对飞机表面易结冰部位设计超疏水表面,可以大幅度减轻对高能耗防/除冰技术的依赖程度,进而提高飞机的燃油经济性。主要通过实验研究与数值模拟的手段,分析讨论了液滴撞击分级粗糙结构超疏水表面过程中的能量耗散机制。以Ti6Al4V为基... 针对飞机表面易结冰部位设计超疏水表面,可以大幅度减轻对高能耗防/除冰技术的依赖程度,进而提高飞机的燃油经济性。主要通过实验研究与数值模拟的手段,分析讨论了液滴撞击分级粗糙结构超疏水表面过程中的能量耗散机制。以Ti6Al4V为基体经过喷砂处理形成微米级粗糙结构,然后在1mol/L的低浓度NaOH溶液中水热生长一层一维纳米线,构建出微/纳米复合粗糙结构并氟化修饰获得超疏水表面。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察了微观形貌的变化规律,利用动态视频接触角测量仪表征试样表面液滴表观接触角与接触角滞后。基于气液两相流动界面追踪的复合Level set-VOF方法,实现了液滴撞击超疏水表面过程的数值模拟。采用高速摄像技术记录了撞击液滴在超疏水表面的运动过程,实验验证了模拟方法与铺展计算模型的正确性,并详细讨论了液滴运动过程中的能量耗散问题,分析表明液滴撞击过程中的能量耗散主要取决于超疏水表面的动态润湿特性和润湿界面模型。 展开更多

关键词 超疏水表面 撞击液滴 数值模拟 能量耗散 润湿界面模型

原文传递

一种新型贮能材料的研制及其应用前景 被引量：13

6

作者 陈传福 习复 +1 位作者 潘增富 张岑 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 1995年第5期31-36,共6页

叙述了一种新型团－固相变贮能材料的研制方法，通过对“钙钛矿型”和“塑性晶型”材料的合成、配方及其与环氧树脂、铝粉和室温固化硅橡胶的共混，配合以示差扫描热分析，得到相变温度３０～４０℃，相变热焓大于１００Ｊ／ｇ的固－固... 叙述了一种新型团－固相变贮能材料的研制方法，通过对“钙钛矿型”和“塑性晶型”材料的合成、配方及其与环氧树脂、铝粉和室温固化硅橡胶的共混，配合以示差扫描热分析，得到相变温度３０～４０℃，相变热焓大于１００Ｊ／ｇ的固－固相变材料，讨论了这种材料在能源、航天、农业、建筑、化工、冶金等领域的应用前景。 展开更多

关键词 相变材料 固-固界面 掺合 航空材料

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RLV陶瓷热防护系统热分析模型研究 被引量：12

7

作者 马忠辉 孙秦 +1 位作者 王小军 杨勇 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2003年第3期19-24,共6页

应用于可重复使用运载器的陶瓷热防护系统具有多层结构、材料物理性能差异大、外边界具有辐射、对流换热等复杂内部结构及外边界特征 ,热分析涉及到复杂的气动热、温度场以及应力应变场的耦合分析。瞬态温度场分析是将各种分析过程耦合... 应用于可重复使用运载器的陶瓷热防护系统具有多层结构、材料物理性能差异大、外边界具有辐射、对流换热等复杂内部结构及外边界特征 ,热分析涉及到复杂的气动热、温度场以及应力应变场的耦合分析。瞬态温度场分析是将各种分析过程耦合于一体的一个重要的中间环节 ,应用非线性全隐式有限差分方法研究陶瓷热防护系统瞬态温度场数值计算方法及细致计算步骤 ,建立了用于温度场分析及结构质量预测的一维热分析模型 ,获得了可资工程实践应用的数值算法体系以及有益的数值计算结论 ,对于提高热防护系统结构质量的预测精度及深入进行往返式航天飞行器结构优化设计都有较好的理论参考价值。 展开更多

关键词 重复使用运载器 陶瓷 热防护系统 瞬态温度场 隐式差分格式 热分析模型

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空天飞行器用热防护陶瓷材料 被引量：124

8

作者 陈玉峰 洪长青 +11 位作者 胡成龙 胡平 李伶 刘家臣 刘玲 龙东辉 邱海鹏 汤素芳 张幸红 周长灵 周延春 朱时珍 《现代技术陶瓷》 CAS 2017年第5期311-390,共80页

拓展现有热防护系统及相关热防护材料的耐极端环境能力、探索新的热防护材料体系是发展高超声速飞行器和空天飞行器的关键技术之一。本文在对空天飞行器用热防护材料的基本需求以及热防护材料的发展历史进行简要的介绍上,着重对陶瓷基... 拓展现有热防护系统及相关热防护材料的耐极端环境能力、探索新的热防护材料体系是发展高超声速飞行器和空天飞行器的关键技术之一。本文在对空天飞行器用热防护材料的基本需求以及热防护材料的发展历史进行简要的介绍上,着重对陶瓷基热防护材料的研究历史及现状进行了全方位回顾,并提出了今后的发展方向,以期为未来进一步发展更加高效、可靠的热防护材料提供参考。 展开更多

关键词 空天飞行器 热防护材料 陶瓷

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C/SiC复合材料喷嘴冲蚀磨损性能及其机理研究 被引量：4

9

作者 杨晓辉 曹佩 +1 位作者 王毅 白龙腾 《火箭推进》 CAS 2019年第1期53-58,共6页

为验证C/SiC复合材料喷嘴在液-固两相流实际环境中的应用可行性,采用化学气相沉积工艺和先驱体浸渍-裂解工艺制备了C/SiC复合材料喷嘴的,并充分结合工程化应用背景需求,对C/SiC复合材料喷嘴在实际应用环境中进行长寿命考核。基于C/SiC... 为验证C/SiC复合材料喷嘴在液-固两相流实际环境中的应用可行性,采用化学气相沉积工艺和先驱体浸渍-裂解工艺制备了C/SiC复合材料喷嘴的,并充分结合工程化应用背景需求,对C/SiC复合材料喷嘴在实际应用环境中进行长寿命考核。基于C/SiC复合材料喷嘴在实际应用考核过程中表现出的冲蚀磨损特征,采用SEM手段分析了C/SiC复合材料喷嘴不同位置在液-固两相流中微观结构演变特点,并对其冲蚀磨损机理进行探讨。结果表明:C/Si C复合材料喷嘴从试验件入口段到出口段表现出逐渐加剧的冲蚀磨损程度,冲蚀磨损方式主要由冲蚀凹坑和热应力"崩块"组成,而"偏磨"现象产生的主要原因为C/SiC复合材料各向异性和液-固两相流的不均匀性所致。 展开更多

关键词 C/SIC复合材料 喷嘴 冲蚀磨损 显微结构 冲蚀机制

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热控涂层性能退化模型与模型参数求解 被引量：2

10

作者 匡正 苏艳梅 +1 位作者 杨德庄 李春东 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期767-770,共4页

针对航天器热控涂层性能的退化规律,提出了类指数模型、指数-指数组合模型,并应用LM(阻尼最小二乘法)算法给出了模型参数的求解方法.利用美国Teflon型涂层地面模拟试验数据进行模型参数求解,并应用得到的模型进行预测外推,将各模型对应... 针对航天器热控涂层性能的退化规律,提出了类指数模型、指数-指数组合模型,并应用LM(阻尼最小二乘法)算法给出了模型参数的求解方法.利用美国Teflon型涂层地面模拟试验数据进行模型参数求解,并应用得到的模型进行预测外推,将各模型对应的预测结果以及国际上常用的简单指数模型对应的预测结果和美国9年时间跨度的试验数据进行了比较.比较结果表明,提出的模型和给出的方法对于航天器热控涂层性能退化预测是有效的和可行的,并且预测结果优于已有的简单指数模型. 展开更多

关键词 热控涂层 预测 拟合 阻尼最小二乘法

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热载荷环境下金属-陶瓷功能梯度板屈曲特性

11

作者 李畅 万志强 +2 位作者 王晓喆 杨超 黎珂宇 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第12期4196-4206,共11页

功能梯度材料(FGM)是一种新型材料,由2种及以上的材料组分连续变化混合而成,由于其优秀的力学性能,被广泛应用于航空航天、生物医学、汽车等领域。但热载荷环境对FGM影响的解析理论研究还很少。针对功能梯度板的力学特性,提出一种基于... 功能梯度材料(FGM)是一种新型材料,由2种及以上的材料组分连续变化混合而成,由于其优秀的力学性能,被广泛应用于航空航天、生物医学、汽车等领域。但热载荷环境对FGM影响的解析理论研究还很少。针对功能梯度板的力学特性,提出一种基于里兹法和经典板理论的解析方法。重点分析了热载荷环境的影响,主要研究了热应力引起的刚度降低,以及材料属性随温度变化对FGM的影响。通过能量法表示应变能、热应变能,利用哈密顿原理建立运动微分方程,分析功能梯度板在均匀温度场、线性温度场和非线性温度场下的热屈曲特性。分析了梯度指数、温度场和宽厚比、宽长比等几何参数对功能梯度板屈曲特性的影响。结果表明:梯度指数对功能梯度板屈曲特性的影响呈复杂非线性,且温度场分布及材料属性随温度变化特性影响显著。 展开更多

关键词 功能梯度材料 里兹法 经典板理论 热屈曲 热载荷

原文传递

小卫星瞬态热分析模型修正方法 被引量：7

12

作者 张镜洋 常海萍 王立国 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期24-30,共7页

为解决参数分类和构建最小误差目标函数中瞬态温度时域过程的表达问题,分别定义了瞬态温度时均量和波动量对修正参数敏感度和分析值与试验值间瞬态温度均方差。利用蒙特卡洛混合方法对敏感参数进行分层修正的结果表明,修正前后瞬态温度... 为解决参数分类和构建最小误差目标函数中瞬态温度时域过程的表达问题,分别定义了瞬态温度时均量和波动量对修正参数敏感度和分析值与试验值间瞬态温度均方差。利用蒙特卡洛混合方法对敏感参数进行分层修正的结果表明,修正前后瞬态温度分析值与试验值间误差由8%～16%降低至5%以下,分析值的时均量及波动量均有明显改善,且该结果被修正中未使用的试验数据所验证。这说明了修正中瞬态温度描述方式对改善瞬态热分析精度有效,蒙特卡洛混合法分层修正合理可行。 展开更多

关键词 瞬态热分析 蒙特卡洛方法分层修正小卫星

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用场离子显微镜和原子探针研究23NiCo钢中M_2C的回火析出机制 被引量：4

13

作者 赵振业 凌斌 +1 位作者 钟平 钟炳文 《金属热处理学报》 EI CSCD 2000年第2期14-23,共10页

研究了新型高合金超高强度钢 (2 3NiCo)中M2 C的回火析出机制。结果表明M2 C以非均匀形核方式析出 ,有两种形核机制 ,一种是自基体位错上直接析出 ,即单独形核 ;另一种是在渗碳体上形核 ,即原位形核。以单独形核机制析出的M2 C与基体高... 研究了新型高合金超高强度钢 (2 3NiCo)中M2 C的回火析出机制。结果表明M2 C以非均匀形核方式析出 ,有两种形核机制 ,一种是自基体位错上直接析出 ,即单独形核 ;另一种是在渗碳体上形核 ,即原位形核。以单独形核机制析出的M2 C与基体高度共格 ;以原位形核机制析出的M2 C与基体非共格。 展开更多

关键词 23NiCo钢 原子探针 回火析出机制 场离子显微镜

原文传递

星用材料出气加速规律扩散模型 被引量：2

14

作者 王先荣 范垂祯 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第1期55-59,共5页

基于扩散理论分析获得了星用材料在一定温度范围内出气加速过程遵循的规律，给出了加速系数与扩散系数，加速系数与出气过程等当时间及与温度之间的函数关系，并经实验测试证明，理论分析结果确能良好反映材料出气加速过程所遵循的规律。

关键词 星用材料 出气 加速 理论模型

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摩擦磨损表面层温度场分布函数及计算机模拟

15

作者 阎牧夫 王铀 +3 位作者 雷廷权 夏立芳 高彩桥 祖国成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期66-71,共6页

本文研究了在不同的时间、载荷及速度条件下,GCr15钢摩磨擦损表面层的温度场变化规律,并建立了温度场的数学模型如下:采用该模型在计算机上对红外热象仪测温结果进行了计算机模拟,测量结果与模拟合结果符合良好。

关键词 摩擦 磨损 温度场 计算机模拟

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断裂问题研究中裂尖塑性区的影响及处理原则 被引量：2

16

作者 张显余 付长安 《飞机设计》 2010年第1期34-37,共4页

通过对K判据的适用区与裂纹尖端塑性区的比较,在塑性区一定要小于K判据适用区的条件下,给出了K判据的适用边界线和判断脆性断裂的判断式;确定了K判据在结构静强度计算中塑性修正的基本原则,并在此基础上讨论得出了塑性区尺寸小于裂纹长... 通过对K判据的适用区与裂纹尖端塑性区的比较,在塑性区一定要小于K判据适用区的条件下,给出了K判据的适用边界线和判断脆性断裂的判断式;确定了K判据在结构静强度计算中塑性修正的基本原则,并在此基础上讨论得出了塑性区尺寸小于裂纹长度,裂纹扩展寿命的估算方法仍适用,塑性对裂纹扩展寿命估算影响不大,而选用不同的经验公式估算裂纹扩展寿命所出现的误差却很大的结论。 展开更多

关键词 应力强度因子 脆性断裂 塑性修正 裂纹尖端

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正交各向异性韧性材料的损伤力学

17

作者 郑茂盛 罗子健 郑修麟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期A056-A062,共7页

以含内变量的不可逆热力学基本原理,最小强度原理、正交性流动法则,以及Hill所定义的有效应力等为基础,引入含内损伤变量的比自由能和塑性势,建立了正交各向异性韧性材料的损伤模型和损伤演化方程。并用正交各向异性板材破坏成形的实验... 以含内变量的不可逆热力学基本原理,最小强度原理、正交性流动法则,以及Hill所定义的有效应力等为基础,引入含内损伤变量的比自由能和塑性势,建立了正交各向异性韧性材料的损伤模型和损伤演化方程。并用正交各向异性板材破坏成形的实验数据对本文所建立的损伤演化方程作了验证,结果表明,该模型和损伤演化方程是合理的。 展开更多

关键词 正交各向异性 材料 损伤力学

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半浮区液桥自由面振荡特征

18

作者 解京昌 曹重华 胡文瑞 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1993年第1期39-42,共4页

使用一套双路同步显微放大录像及图像处理系统,研究了夹角为90°的两个竖直剖面沿轴向不同高度液桥自由表面的位移振荡,得到轴向不同高度上的环向相位差,观测到在振荡周期内液桥表面轮廓线在不同时刻均不相交的特点。实验结果表明,... 使用一套双路同步显微放大录像及图像处理系统,研究了夹角为90°的两个竖直剖面沿轴向不同高度液桥自由表面的位移振荡,得到轴向不同高度上的环向相位差,观测到在振荡周期内液桥表面轮廓线在不同时刻均不相交的特点。实验结果表明,液桥自由面振荡除具有径向扰动及轴向振荡变化外,还存在环向波动变化。根据实验结果,讨论了环向波动基本变化规律以及本实验在测量精度和测量误差方面存在的问题。 展开更多

关键词 热毛细对流 微重力 流体力学

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含有任意多个椭圆孔复合材料层合板的应力场计算

19

作者 王林江 林佳铿 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第4期33-42,共10页

本文应用各向异性弹性力学的复变函数理论,用多保角变换的方法,导出了含有任意多个任意位置椭圆孔的各向异性复合材料板的多复变量应力函数表达式,然后在单位圆周上进行复Fourier级数展开,用待定系数法确定应力函数的未知系数,从而计算... 本文应用各向异性弹性力学的复变函数理论,用多保角变换的方法,导出了含有任意多个任意位置椭圆孔的各向异性复合材料板的多复变量应力函数表达式,然后在单位圆周上进行复Fourier级数展开,用待定系数法确定应力函数的未知系数,从而计算弹性板的应力场.编制了相应的多工况运行的FORTRAN77标准化程序,进行了考题和算例分析,给出了级数的收敛状况和孔边周向应力的分布图。 展开更多

关键词 孔 复合材料 应力场 层板 航空材料

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复合材料圆角面外受载解析计算初探 被引量：1

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作者 侯瑞 《航空科学技术》 2016年第3期27-32,共6页

从弹性力学基本理论出发,引入一定的工程简化,推导了正交各项异性复合材料圆角在面外载荷作用下的应力计算公式,以大厚度复合材料圆角为例,分析了参数变化对圆角区径向应力和环向应力分布的影响,给出了圆角结构设计建议。将解析计算结... 从弹性力学基本理论出发,引入一定的工程简化,推导了正交各项异性复合材料圆角在面外载荷作用下的应力计算公式,以大厚度复合材料圆角为例,分析了参数变化对圆角区径向应力和环向应力分布的影响,给出了圆角结构设计建议。将解析计算结果与试验结果进行对比,结果表明:推导的解析计算方法较试验结果偏于保守,可以用于工程计算。 展开更多

关键词 复合材料 圆角 面外受载 弹性力学

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