热防护结构高温合金蜂窝板的力学性能研究-硕士论文

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要金属热防护结构起着保护飞行器免受高温过热的重要作用，其最外层通常为具有重量轻、比强度高、隔热性能好等特点的高温合金蜂窝板，由于飞行器工作过程中会承受复杂的载荷变化，蜂窝板也必须具有更好的承压性能才能使热防护结构稳定的工作，因此研究蜂窝板在不同载荷下的面外压缩性能具有重要意义。首先本文以镍基高温合金材料为基材，通过辊压成型和校形制备出无明显缺陷的瓦楞板，在研究了箔材点焊性能最佳参数的基础上，利用电阻点焊工艺将瓦楞板连接成蜂窝芯，在对芯体进行线切割、平磨加工、清洁处理后，与面板通过真空钎焊技术连接在一起形成完整

2、的蜂窝板。其次，对制备好的蜂窝板进行静态平压试验和分离式霍普金森杆动态冲击试验，比较分析了两种不同面外载荷下蜂窝板的变形过程与屈服应力，在平压与冲击下蜂窝板的变形阶段基本相同，应力-应变变化趋势相似。在动态冲击试验中，发现蜂窝板的应变率和屈服应力随着冲击子弹速度的增加而变大，表明蜂窝板是一种率相关结构，造成率相关性的原因在于材料的率相关性和蜂窝板特殊的柱形结构。最后，利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟蜂窝板平压和冲击性能试验，在平压中，应力首先集中在芯壁中间位置，然后向外扩展，在冲击中先是蜂窝芯所有部分应力增大，然后应力才集中在芯壁中

3、间。平压模拟中，蜂窝板的屈服强度随芯壁厚度的增加有明显提高，屈服强度随芯体高度的增加先是提高然后下降，而且芯壁厚度比芯体高度对蜂窝板平压屈服应力的影响更加明显。关键词：热防护结构，蜂窝板，静态平压，分离式霍普金森压杆，动态冲击，数值模拟I热防护结构高温合金蜂窝板的力学性能研究ABSTRACTMetallicthermalprotectionsystemplaysanimportantroleinprotectingtheaircraftfromoverheating,andtheoutermostlayerofitisusuallymad

4、eupofhightemperaturealloyhoneycombpanels,whichhavetheadvantagesoflightweight,highspecificstrength,goodheatresistanceperformanceandsoon.Becausethecomplexloadchangesduringtheworkingprocessofaircraft,thehoneycombpanelsshouldhavebetterloadpropertiestoguaranteethestableworkofm

5、etallicthermalprotectionsystem.Therefore,itisquitemeaningfultostudytheout-of-planepropertiesofhoneycombpanelsunderdifferentloadconditions.Firstly,thenickel-basedhightemperaturealloywasselectedasthebasematerialtoproducethecorrugatedboardwithoutobviousdefects,whichbythewayo

6、fgearrollingandsizing.Onthebasisofresearchofoptimalresistancespotweldingparametersforthinfoils,thecorrugatedboardsareconnectedasthehoneycombcorethroughresistancespotweldingtechnology.Afterthecutting,flatgrindingandcleaningprocessofthecore,itwasjoinedwiththepanelswhicharem

7、adeofthesamematerialbyvacuumbrazingtechnology.Secondly,thequasi-staticcompressiontestandthedynamicimpacttestusingthesplithopkinsonpressurebarwerecarriedonthehoneycombpanels.Thedeformationprocessandyieldstressofhoneycombpanelsareanalyzedandcomparedunderthetwodifferentout-o

8、f-planeloads.Itwasfoundthatthedeformationprocessandthechangetrendsofstress-straincurvearesimilar