振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。     

城市聚乙烯燃气管道漏气案例统计与原因分析

目的 分析影响聚乙烯燃气管道漏气的薄弱部位及原因,为建立聚乙烯燃气管道安全服役评价方法可行性分析提供实际数据支撑。方法 收集、归纳某城市聚乙烯燃气管道实际应用中的290例漏气案例,从失效薄弱部位、服役年限、月份等多方面进行统计分析,并讨论聚乙烯燃气管道发生漏气的主要原因。结果 PE燃气管道安全服役的钢塑转换、套袖、焊接位置等连接位置是聚乙烯燃气管道服役的薄弱部位,服役年限与漏气案例比例成正比,且各部位的敏感月份相差较大。影响管道服役的主要因素是环境/应力长期耦合作用和外力突发作用。结论 土壤环境中存在的有机酸介质会加速管道老化,特别是对于施工等带来的固有薄弱缺陷、外界因素带来的表面损伤、应力集中等,在土壤服役环境中化学介质、温度、运行压力的耦合作用下,管道性能大大下降,产生漏气事故,给安全运行带来极大威胁。     

天津LNG接收站码头钢桩长效腐蚀防护技术对比研究

为解决码头钢桩防腐问题,针对国内同类场站进行腐蚀调研,并对钢桩长效腐蚀防护技术进行优选。调研和试验结果表明,复层矿脂包覆技术(PTC)的防护效果优于其他2类腐蚀防护技术,是码头钢桩浪花飞溅区腐蚀防护的最佳解决方案。天津南港LNG接收站打破国内码头防腐设计的传统,在设计建造初期就采用PTC技术进行防腐保护,在国内尚属首例。相关调研和试验结果可为国内码头钢桩防腐设计提供参考。     

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。     

直升机尾桨叶翼型段疲劳试验技术研究

目的 提升尾桨叶翼型段疲劳试验安装和调试速率,加快考核出尾桨叶翼型段疲劳性能和疲劳寿命。方法 通过标定出尾桨叶翼型段挥舞与摆振标定系数和预扭角,分析出一种通过理论计算出安装攻角的方法,利用理论计算出的攻角指导实际安装攻角,调整攻角值到实际加载满足试验要求的载荷值,在尾桨叶翼型段安装和调试完成后进行了疲劳试验。结果 4件尾桨叶翼型段理论计算攻角值与实际安装攻角进行对比,安装攻角理论值与实际值偏差范围在1.5°以内,并且4件尾桨叶翼型段疲劳试验载荷分布误差小于4%,疲劳性能满足6000飞行小时的疲劳寿命要求。结论 尾桨叶翼型疲劳试验中,理论计算攻角值具有加快估算安装攻角的意义,提升疲劳试验效率,试验调试载荷分布基本一致。经过尾桨叶翼型段疲劳试验验证后,试验件疲劳性能良好且稳定,为后续科研试验转入鉴定试验提供了基础。     

含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

新体制下装备环境适应性试验鉴定的思考

通过分析现行装备环境工程工作与新体制下试验鉴定要求的差距,归纳提出了新体制下装备环境适应性试验鉴定的总体解决思路,明确了全寿命周期装备环境适应性工作项目剪裁方法,以及完整的装备试验鉴定工作项目集,给出了装备环境适应性要求确定原则,以及各阶段、各层级产品环境适应性要求集,为装备面向实战、全过程、全层级、全指标的环境适应性试验鉴定提供了指导。     

跨音速风扇叶片高低转速下混合相积冰的对比研究

目的 获得跨音速风扇转子叶片高、低转速下混合相积冰的影响规律。方法 使用CFX获取风扇叶片空气流场数据,采用FENSAP-ICE获取积冰冰形,通过过冷水滴与冰晶温度、撞击叶片角度等进行混合相积冰高、低转速冰形分析。结果 风扇叶片高、低转速运转时,过冷水滴与冰晶的运动状态变化相对明显。高转速时,流场内的气流为跨音速流动,过冷水滴与冰晶撞击角度相差较大,撞击角度较大的叶根区域更容易收集过冷水滴与冰晶;低转速时,过冷水滴和冰晶与叶片的撞击角度大部分区域低于10°,使过冷水滴与冰晶碰撞到叶片后的捕获难度提升。风扇叶片高、低转速运转时,叶身的温度差异使过冷水滴在低转速下易直接凝结,未凝结的水膜量极少,而冰晶表面未形成水膜,不易被捕获,使得最终的积冰主要为过冷水滴积冰。结论 风扇叶片混合相积冰在高转速时,流道内温度升高更快,水膜不易凝结,冰晶表面易融化,促进了冰晶积冰。     

AlN覆铜板盐雾环境下的退化行为研究

目的 研究AlN覆铜板在盐雾环境下的性能退化及其微观机制。方法 采用交替喷雾和干燥方法对AlN覆铜板进行15周期的中性盐雾试验,并在第1、3、6、10、15周期时检测其相关性能。主要通过击穿电压测试、介电性能测试和导热性能测试等方法,分别评价AlN覆铜板的电绝缘特性、介电损耗及导热系数,并通过扫描电镜和能谱测试对试样表面/截面微观形貌和元素变化进行分析。结果 AlN覆铜板导热系数和击穿电压随盐雾试验周期的增长而逐渐退化,最大退化率分别为13.2%和73.8%。介电损耗明显增加,盐雾试验15周期后,在低频区域的最大值约为1.3。Cu电极发生明显腐蚀,生成大量绿色腐蚀产物,导致表面Ni-P镀层脱落失效。H₂O分子扩散进入AlN陶瓷内部,在局部区域造成陶瓷水解,逐渐形成微裂纹。结论 盐雾试验过程中,Ni-P镀层逐渐开裂剥落,Cu电极表面最终形成大面积疏松多孔的腐蚀产物层。H₂O、Cl^–、Na⁺等逐渐溶解扩散进入AlN陶瓷,导致陶瓷中空位、裂纹、杂质缺陷浓度增加,二者都会增强导热过程中的声子-缺陷散...     

超高压深海环境下多结构并行疲劳试验技术研究

针对全海深载人潜水器2只载人舱缩比球壳模型的疲劳试验,通过理论方法对比分析了压差法与外压单独作用下球壳的应力状态,验证了超高压深海环境下内外压差法模拟球壳作业环境的可行性。同时,为降低球壳外部交变载荷对试验设备的损伤,并有效缩短试验时长,提出一种计及超高压深海环境下采用内外压差法开展的多结构并行疲劳试验技术。根据该试验技术进行了近7 000个循环周期的双球串联疲劳试验,有力地保证了全海深载人潜水器的研制周期。试验结果表明,该试验技术长期有效可靠,可为同类型试验提供技术依据和应用参考。