腐蚀环境下典型“钛‒铝”复合耳片腐蚀防护性能研究

目的 研究腐蚀环境下典型“钛–铝”复合耳片的腐蚀防护性能。方法 开展典型“钛–铝”双耳两层结构的加速腐蚀环境试验,共10个周期。采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析结构的腐蚀形貌、腐蚀产物,研究“钛–铝”复合耳片结构的腐蚀防护性能。结果 在腐蚀环境下,“钛–铝”复合耳片结构中衬套周围异种金属连接部位的电偶腐蚀敏感性高,其他部位防护体系的耐蚀性较好。经过10个周期的加速试验,衬套周围铝合金结构发生较为严重的点蚀,各蚀坑扩展相连,形成较大蚀坑。在第10周期,典型“钛–铝”复合耳片铜衬套周围铝合金蚀坑处出现裂纹扩展,并发生腐蚀疲劳破坏。结论 增强典型“钛–铝”复合耳片结构的腐蚀防护措施,加强典型“钛–铝”复合耳片异种金属接触部位的日常维护,能有效提高结构的腐蚀防护能力。     

高能重离子辐照下国产RPV钢A508-3的硬化行为

目的 研究在563 K的温度条件下,高能重离子辐照导致国产RPV钢A508-3的硬化行为。方法 使用回旋加速器提供的352.8 MeV Fe²¹⁺对A508-3钢试样进行辐照,使其依次达到0.15、0.30、1.50 dpa的损伤水平。借助辐照终端的梯度减能装置,在样品表面至25 μm的深度范围内产生一个准均匀分布的原子离位损伤坪区,并使用纳米压痕仪和维氏显微硬度计测量了试样的硬度。结果 考虑到压痕尺寸效应的影响,采用Nix-Gao模型对硬度数据进行拟合,由于高能Fe离子产生了较厚的损伤区,辐照试样中的软基效应明显减弱。辐照后的试样出现明显的硬化现象,且随着辐照剂量的增大,硬化增量有饱和趋势。通过辐照前和辐照至0.15 dpa试样的微硬度数据,得出其与纳米硬度之间的线性关系(Hv0=0.85 H0)。结论 借助A508-3辐照前后的硬度数据,计算发现试样的屈服强度增量与辐照剂量之间存在一种幂函数关系,这为A508-3钢中子-离子辐照硬化的映射关系研究提供了基础数据。     

基于平面压入技术研究焊接接头单轴应力-应变关系

目的 获取异种金属焊接接头母材和热影响区局部拉伸应力-应变关系。方法 对压水堆机组蒸汽发生器接管安全端异种金属焊接接头(20MND 5-INCONEL 52-Z2 CND 18.12控氮)进行研究,通过金相检验和显微硬度测试,研究DMWJ母材、热影响区、焊缝熔合线位置的金相组织和维氏硬度分布。采用等直圆棒拉伸试验获得DMWJ低合金钢(20MND 5)母材的应力-应变关系,采用基于能量等效理论的平面压入技术获得DMWJ低合金钢母材、热影响区和焊缝局部材料应力-应变关系。结果 DMWJ材料组织、力学性能不均匀,等直圆棒拉伸试验得到的低合金钢母材拉伸应力-应变关系与平面压入技术测得结果较为吻合。结论 基于能量等效理论的平面压入技术可精确测得DMWJ低合金钢母材、热影响区和焊缝局部材料应力-应变关系,对压水堆核电站DMWJ在役检测及结构完整性评价具有重要意义。     

侵彻引信用磁电传感器的输出特性仿真分析

目的 解决侵彻引信用磁电传感器在不同侵彻环境下输出特性难以预知的问题,掌握不同结构参数对传感器输出的影响。方法 基于一种新型磁电传感器的结构原理,提出一种联合仿真研究方法,研究过程分为2部分,一部分是利用ADAMS软件进行磁电传感器惯性系统的力学特性仿真,另一部分是利用COMSOL软件进行传感器机电转换元件的磁电特性仿真,仿真模型的输入是战斗部在穿靶过程中的过载信息。通过磁电传感器在多次冲击加载试验中获取的实测数据,对仿真模型的仿真结果进行验证。改变仿真模型的相关参数,模拟并分析传感器结构对仿真输出特性的影响。结果 仿真穿靶时间的平均绝对误差约为138 μs,穿靶时刻仿真电压值的平均相对误差约为5.9%。在给定力学环境的前提下,侵彻引信用磁电传感器中的线圈与磁铁的相对高度会影响输出信号的正负、幅值以及波峰出现的时间,线圈匝数、线圈与磁铁之间的间隔仅对信号的幅值产生影响。结论 仿真误差在可控范围内,验证了联合仿真模型的正确性与该研究方法的可行性。该仿真模型可以为侵彻引信用磁电传感器的设计提供指导,并为后续进一步验证侵彻引信起爆控制系统的性能工作提供了新的思路。     

毫米波近炸探测器超宽带电磁脉冲防护加固措施研究

目的 研究毫米波引信近炸探测器超宽带(Ultra-wideband,UWB)电磁脉冲防护加固措施,提高引信的电磁防护能力。方法 利用超宽带辐照试验平台,开展辐照试验,通过测试,确定受损探测器的损伤部位,明确辐照效应机理,并提出针对性加固措施。结果 超宽带电磁脉冲可使探测器出现死机或硬损伤的现象,受试探测器的效应场强阈值在50~80 kV/m。死机可在重启后恢复,而硬损伤为不可恢复现象。结论 毫米波引信近炸探测器对超宽带电磁脉冲较为敏感,锁相环回路是探测器的敏感部位。探测器暴露在辐照场下的射频电路和天线窗口是超宽带能量的主要耦合通道。采取改进元器件布局、更换器件和屏蔽线等加固措施后,探测器超宽带的防护能力有较大提升,证明了加固措施的有效性。     

脉冲激光发射模块电磁屏蔽效能仿真分析

目的 提高脉冲激光发射模块的电磁兼容性。方法 基于腔体的电磁屏蔽机理,使用HFSS软件,建立脉冲激光发射模块腔体模型,以电磁敏感度、电磁干扰2个方面对腔体电磁屏蔽效能进行仿真分析。结果 设计的双层屏蔽腔体在电磁波辐照频率为1~100 kHz时,屏蔽效能达到28 dB;电磁波辐照频率为0.2~18 GHz时,屏蔽效能达到47 dB。结论 当电磁波辐照频率在1~100 kHz时,腔体的屏蔽效能随频率的增加而增大。辐射源外部激励时,双层屏蔽腔体使用外层铁内层铜屏蔽效能较高。电磁波辐照频率在0.2～18 GHz时,腔体的屏蔽效能随频率的增大而减小,且发生了谐振效应。当腔体厚度相等时,双层屏蔽的屏蔽效能高于单层屏蔽。使用电缆连接器代替孔洞进行信号传输时,腔体屏蔽效能增加。     

民用飞机实验室APU开车高温尾气排放影响因素分析

目的 对民用飞机APU在气候实验室内开展极端气候环境下的起动和工作试验,建立一种APU高温尾气安全排放方法。方法 用CFD仿真手段对采用排气管道将APU高温尾气排出气候实验室的可行性及影响因素(包括管道直径、距离、背压等)进行系统性分析研究。结果 气管道入口距离APU管道出口过近时,将有利于APU排气,引射比ε与排气管道出口压力Pex及排气管道直径D线性相关,排放温度tex与管道直径D成反比。在排气管道入口设置平滑收敛段,利于消除涡流,减轻负压程度,并在一定范围内提高引射比。结论 采用管道被动排气是可行的,合适的排气管道设计为D/d=2.0,L/d=1.5,并在管道入口设置平滑收敛段。     

低铬油套管钢材在不同工况下的腐蚀规律研究

目的 研究低铬油套管钢材在不同腐蚀环境中的腐蚀特征。方法 采用高温高压动态反应釜对1Cr、3Cr这2种常用低铬油套管钢材进行纯CO2、CO2和低浓度H2S共存条件下的腐蚀试验。结果 温度在40~80 ℃条件下,各种钢材的腐蚀速率随着温度的升高而变大。加入低浓度H2S后,可以抑制CO2腐蚀,且随着温度升高,抑制性逐渐减弱。分析认为,在单独CO2环境以及CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面出现铬富集现象,形成的Cr(OH)3膜保护基底。同时,在CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面形成致密的FeS产物膜有助于保护基底,抵抗Cl^－侵蚀。结论 低Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,能有效抑制油套管的腐蚀速率,以上研究成果对CO2和低浓度H2S环境中的腐蚀理论以及油田油套管材料合理选择均有一定指导意义。     

复杂火工系统可靠性预计方法及软件研究

目的 解决在进行复杂系统的可靠性建模以及预计时,计算效率低、容易出错的问题。方法 开展基于GO(Goal Oriented)法的复杂火工系统可靠性预计方法研究。建立不同种类火工组件的可靠性模型和算法,结合火工系统的GO图模型,对系统的可靠性进行预计以及定量分析。依据建立的可靠性模型以及算法,开发一套火工系统可靠性建模以及预计的软件,运用该软件对典型座椅弹射火工系统的可靠性进行预计,并且将软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法得到的结果进行比较。结果 软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法所得结果的最大相对误差不超过0.004 8%。结论 基于GO法的复杂火工系统可靠性预计方法是合理可行的,而且运用GO法开发的软件可以提高可靠性预计的计算效率,同时也为后续的 GO 图分析计算提供了技术支持。     

叠氮增塑剂/硝化棉共混物的分子动力学模拟

目的 揭示叠氮增塑剂与硝化棉的相互作用机理,探索叠氮类增塑剂结构与性能间的关系,筛选能量性能和稳定性均较好的叠氮化合物。方法 建立硝化棉(NC)、1,3–二(叠氮乙酰氧基)–2–甲基–2–硝基丙烷(DAMNP)、1,3–双(叠氮乙酰氧基)–2–乙基–2–硝基丙烷(ENPEA)和1,8–二叠氮基–3,6–氧杂辛烷(AZTEGDN)纯物质模型以及NC/DAMNP、NC/ENPEA、NC/AZTEGDN共混物体系的微观分子模型,利用分子动力学模拟(MD)方法,对叠氮增塑剂/硝化棉的微观性质进行预测。分析共混体系的溶度参数、MSD值、结合能、径向分布函数、力学性能和玻璃化转变温度等性能。结果 DAMNP、ENPEA、AZTEGDN与NC之间的溶度参数差值较小。ENPEA与NC的结合能最大,DAMNP次之,AZTEGDN最小。3种增塑剂与NC的相互作用主要为vdW相互作用。加入增塑剂分子可以改善NC的运动能力,由于AZTEGDN的分子结构体积小,改善效果明显。径向分布函数分析结果进一步证明,NC与增塑剂分子间存在较强的氢键作用。结论 添加叠氮增塑剂可以改善NC的运动能力、力学性能,降低NC的玻璃化转变温度,起到了良好的增塑效果。