关键词： Ceramic matrix composites   Thermal residual stresses   Differential evolution algorithm   Response surface method   Artificial neural network   Finite element method  

摘要： The thermal residual stresses (TRS) induced in ceramic matrix composites (CMCs) with multi-layered interphases when cooling down from the processing temperature, have a significant influence on the mechanical behavior and lifetime of CMCs. The objective of this work is to minimize the TRS of the unidirectional CMCs with multi-layered interphases by controlling the interphases thicknesses. A hybrid strategy incorporating finite element computation, artificial neural network (ANN)-based response surface method (RSM) and differential evolution (DE) algorithm is proposed to predict the TRS of CMCs. The finite element method is adopted to calculate the TRS distribution within CMCs and the ANN-based RSM (ANNRSM) is employed to approximate the non-linear relationship between the design parameters and the TRS of the designed CMCs. The well-trained ANNRSM is finally used to find the minimum TRS. The results show the proposed methodology could estimate the TRS of different design solutions and identify the best one.

关键词： RBCC发动机   热防护   再生冷却   陶瓷基复合材料  

摘要： 随着对RBCC发动机研究的不断深入,热防护问题已经成为其走向工程应用的关键之一,本文针对RBCC发动机开展了热防护方案的研究。首先,采用数值模拟对RBCC发动机各模态下的热环境进行了分析;然后,进行了RBCC热防护方案的论证,认为目前材料和技术水平下全主动和全被动方案很难满足RBCC热防护的要求;在此基础上,提出了一种主被动相结合的复合热防护方案,并完成了复合热防护方案的设计。该方案内壁整体采用C/Si C陶瓷基复合材料,在受热比较严重的部位加装再生冷却模块,较好地解决了RBCC发动机冷却剂流量不够的问题。通过对方案的校核计算表明,该方案可满足长时间工作RBCC的热防护需要。

关键词： 陶瓷基复合材料   GE公司   导向器   碳化硅纤维   发动机测试   高压涡轮   验证机   火焰筒   俄亥俄州   涡轮部件  

摘要： 美国通用电气(GE)公司开始在GEnx发动机地面试验中对陶瓷基复合材料(CMC)制成的燃烧室和高压涡轮部件进行测试,推进这一技术成熟以用于GE9X发动机。整机试车在GE公司位于俄亥俄州皮布尔斯的试验场进行,采用CMC的部件包括燃烧室火焰筒的内外环、高压涡轮第1级罩环和第2级导向器。CMC高压涡轮第1级导向器将在验证机第2轮构型中进行测试。CMC材料由陶瓷基体和碳化硅纤维组成,密度只有金属的三分之一。

关键词： Cr2AlC   黏接剂   真空-热压烧结技术   组织   性能  

摘要： 以熔盐法自制Cr2AlC粉末为原料,加入质量分数为5%的Al和质量分数10%的Cu作为黏接剂,采用真空-热压烧结技术制备Cr2AlC陶瓷基复合材料,通过SEM、OLYMPUS和HVS-100等方法研究热压工艺、黏接剂、退火工艺对Cr2AlC基陶瓷复合材料组织和性能的影响。结果表明:在Cr2AlC里加入质量分数为5%的Al,在800℃保温2min制备的Cr2AlC基陶瓷复合材料密度4.458g/cm3,硬度718.3HV,电阻率0.042Ω·m;在Cr2AlC里加入质量分数为10%的Cu,在900℃保温2min制备的Cr2AlC基陶瓷复合材料的密度5.188g/cm3,硬度1131HV,电阻率0.019Ω·m。随着烧结温度的升高,复合材料的综合性能更好。

关键词： 陶瓷基复合材料   发动机测试   民用   GE   涡轮部件   地面试验   通用电气   技术成熟  

摘要： 日前，美国通用电气（GE）公司宣布开始在GEnx发动机地面试验中对陶瓷基复合材料（CMC）制成的燃烧室和高压涡轮部件进行测试，推进这一技术成熟以用于GE9X发动机。

关键词： 陶瓷基复合材料   剪滞理论   失效模型   基体开裂   扩展有限元法  

摘要： 采用细观力学方法对单向C/SiC陶瓷基复合材料的基体失效机制进行了研究。利用剪滞理论模型和临界基体应变能(CMSE)准则预测了C/SiC陶瓷基复合材料受拉时基体开裂失效过程,获得了单向C/SiC陶瓷基复合材料基体开裂段的应力-应变曲线。并将扩展有限元法(XFEM)用于该开裂过程的模拟,得到了对应的应力-应变曲线。研究结果表明,采用剪滞理论模型、CMSE和采用XFEM得到的计算结果与相关的实验结果三者能较好地吻合,证明了计算方法的有效性。

关键词： 纳米颗粒   陶瓷基复合材料   随机分布   材料性能   数值模拟  

摘要： 基于蒙特卡罗方法,利用ANSYS的APDL参数化设计语言,构建随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值分析模型,利用均质化理论计算不同体积比纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的热膨胀系数、有效弹性模量和热残余应力。结果表明,所建模型计算的结果与用经典理论方法计算的结果基本吻合,证明所建模型是可靠的,其中三维模型能更准确地分析纳米颗粒体积比较大时微观结构对应力分布状态的影响。

关键词： 制造产业   打印产品   创新优势   劳动力成本   行业创新   顶层设计   发展路线   活跃期   陶瓷基复合材料   使人  

摘要： 3D打印技术让全球愈来愈多的人着迷,3D打印技术能使人联想到未来彻底改变我们生活的可能。3D打印已在世界各地开花结果,并成为全球性研发竞争的焦点。在世界各地的家庭、办公室和工厂车间,3D打印革命才刚刚开始,设计生产着尺度相对较小的打印产品与设备。当下发展中国家的劳动力成本正逐年上升,要在新一轮竞争中胜出,得靠技术创新优势,3D打印正处行业创新活跃期,我国应将加强顶层设计和统筹规划,制定3D打印发展路线图和中长期发展战略。

关键词： 美国陆军   制造技术   地面车辆   通信设备   导弹防御系统   芯片级   制造工艺   阿帕奇   全寿命周期费用   陶瓷基复合材料  

摘要： 2015年美国陆军研究人员继续推进制造技术项目,他们认为制造技术(ManTech)项目下的创新举措能够实现众多技术领域和项目的开支削减,其中包括地面车辆项目、直升机项目、导弹项目和通信设备项目等。如低成本芯片级原子钟项目,可以节省陆军9.78亿美元。

关键词： 陶瓷基复合材料   锆英石   氧化铝   氧化锆   协同效应  

摘要： 在Al2O3颗粒补强锆英石陶瓷的研究基础上,探讨了Al2O3与ZrO2共同对锆英石陶瓷的协同补强增韧行为。制备的锆英石基复合材料的室温抗弯强度和断裂韧性分别可达383.31 MPa、4.39 MPa·m1/2。采用XRD分析了复合材料的相组成,采用SEM观察复合材料的断面形貌。结果显示:ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2存在;第二种增强体ZrO2的最佳引入量为20%(质量分数);确定复合材料的强韧化是由Al2O3和ZrO2颗粒引起的裂纹偏转、微裂纹增韧与ZrO2颗粒引起的相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂。