本研究采用材料挤出 (MEX) 技术,特别是多材料单挤出系统,通过混合 PLA 和 TPU 材料来制造功能梯度材料 (FGM)。该过程引入了旨在增强材料界面的梯度过渡。在拉伸和疲劳载荷条件下,对一系列浓度模式(按体积计从 20% 到 80% 的 FGM)进行系统评估。在制造过程中,对实验参数进行细致的控制,包括应力水平、应力比和频率。表征过程需要对 FGM 界面进行比较分析。结果显示,无论材料浓度如何梯度变化,界面强度都有显著增强。这种增强在从较软到较硬的材料成分过渡期间尤为明显。本研究的主要目标有两个:阐明材料在拉伸-拉伸载荷情况下的行为,并全面了解 FGM 界面的复杂性。
在许多采用纤维复合材料夹层结构的海军舰艇中,上层建筑的端舱壁与甲板连接处都存在 X 型接头,而内部舱壁则位于甲板下方的同一垂直平面内。该接头在垂直方向上承受交替的拉伸和压缩载荷,分别使船体梁产生上拱和下垂弯曲变形。当芯材为聚合物泡沫时,此类接头通常通过在接头附近的甲板面板中插入更高密度的芯材来加强。本文旨在改进此类 X 型接头的设计基础,重点是防止芯材在压缩载荷下破碎,同时确保在拉伸载荷情况下具有足够的损伤容限。文中报告了大量材料试验,通过实验室试验和数值建模研究了应变分布,并提供了芯材插入件的设计指导。
本文旨在评估一种自热测试方法,用于表征单道厚度增材制造试件的疲劳性能。它还评估了微观结构取向相对于载荷方向对耗散行为和微裂纹起始的影响。所研究的 316L 不锈钢试件采用定向能量沉积技术制造,有两种配置:(i) 完全打印试件(2 个取向)和 (ii) 修复试件。本文首先介绍形态学和晶体学纹理分析,其次介绍一系列循环载荷下的自热测试。微观结构分析显示,晶粒伸长,其尺寸、形状和优选取向由工艺参数控制。循环拉伸载荷下的自热测量证明,可以通过红外测量对小规模、薄试件进行耗散估算。自热曲线可以成功地用 Munier 模型表示。此外,可以建立打印参数和自热结果之间的几种联系。例如,连续沉积层之间的垂直增量越小,平均
增材制造 (AM) 通常会导致钛合金强度高但延展性差。混合 AM 是一种能够同时提高延展性和强度的解决方案。在本研究中,通过将定向能量沉积与层间加工相结合,实现了 Ti-6Al-4V 的混合 AM。通过检查微观结构、残余应力和显微硬度,可以解释层间加工如何在保持与打印样品相同的强度的同时使延展性提高 63%。层间加工在打印中引入了反复中断,从而导致加工界面处针状 α 板条在缓慢冷却下变粗。选择性加工层上的粗 α 板条增加了拉伸载荷下的位错运动并提高了整体延展性。本出版物中强调的结果证明了混合 AM 提高钛合金韧性的可行性。关键词:混合增材制造、铣削、定向能量沉积、钛 1. 简介
摘要 空军研究实验室增材制造建模挑战系列的挑战 4 要求参赛者根据 IN625 试件的实验数据和广泛表征,预测几种特定挑战晶粒在拉伸载荷期间的晶粒平均弹性应变张量。在本文中,我们介绍了解决此问题的策略和计算方法。在比赛阶段,直接使用来自实验的特征化微观结构图像,通过基于遗传算法的材料模型识别方法预测某些挑战晶粒的机械响应。随后,在比赛后阶段,引入了一种基于适当广义分解 (PGD) 的降阶方法来改进材料模型校准。这种数据驱动的降阶方法非常有效,可用于识别力学和材料科学领域中的复杂材料模型参数。已经报告了原始预测和重新校准的材料模型的绝对误差结果。预测表明,整体方法能够处理局部响应识别的大规模计算问题。重新校准的结果和加速表明使用 PGD 进行材料模型校准的前景看好。
本研究探讨了通过高功率和高速激光表面改性 (LSM) 制造 Ti6Al4V 功能梯度材料。原始样品微观结构由细长的等轴 α 相和 β 相晶界组成。对这些样品应用了九种不同的 LSM 工艺参数集。扫描电子显微镜显示,在所有情况下,激光处理样品的表面附近都有细小的针状马氏体相。观察到马氏体区下方的过渡微观结构区,其中有较大的等轴晶粒和一些马氏体 α 相生长。样品内部包含原始微观结构。发现在所有工艺参数集下进行表面改性后,表面粗糙度都会增加。进行了纳米压痕测试,以获得三相(即马氏体 α、等轴 α 和晶界 β)的硬度和模量。开发了双相晶体塑性有限元模型来研究单轴拉伸载荷下的三区功能梯度微观结构。硬化表面区域阻止了连续滑移带的扩展,而过渡区则阻止了样品外表面和内部之间过大的应力集中。
要求:尺寸和配置:见图 1。材料:盖子 - C、F、G、R、W 和 X 级:冲击挤压或机加工铝合金。P、T 和 Z 级:冲击挤压或机加工铝合金。H、K、N、S 和 Y 级:耐腐蚀钢。J 和 M 级:符合 MIL-DTL-38999 的高性能树脂。(F 级不适用于新设计。)垫圈 - 硅橡胶。环 - 耐腐蚀钢,钝化,最大厚度为 1.020 毫米(0.04 英寸)。绳索 - 绝缘不锈钢,钝化。绝缘层应能承受 200°C 的环境。紧固件 - 不锈钢,钝化。选项:铝与盖子一体。配合连接器:MIL-DTL-38999,系列 III。垫圈应粘合到盖子上,或机械固定。绳索应在紧固件上自由旋转。紧固件抗拉强度:保护套和绳索组件应能承受轴向和纵向施加的 25 磅自重拉伸载荷。载荷应施加在绳索组件末端并保持 5 分钟。绳索组件不得与保护套分离或绳索组件损坏。轴向和纵向均为 25 磅。载荷应施加在绳索末端。
通常使用拼接来保持机翼蒙皮的空气动力学表面整洁。机翼是飞机产生升力的最重要的部件。机翼的设计因飞机类型和用途而异。翼盒有两个关键接头,即蒙皮拼接接头和翼梁拼接接头。内侧和外侧部分的顶部和底部蒙皮通过蒙皮拼接连接在一起。内侧和外侧的前翼梁和后翼梁通过翼梁拼接连接在一起。蒙皮承受机翼中的大部分弯曲力矩,而翼梁承受剪切力。本研究对机翼蒙皮的弦向拼接进行了详细分析。拼接被视为在机翼弯曲引起的平面内拉伸载荷作用下的多排铆钉接头。对接头进行了应力分析,以预测旁路载荷和轴承载荷引起的铆钉孔处应力。应力是使用有限元法在 PATRAN/NASTRAN 的帮助下计算的。疲劳裂纹将出现在机身结构中高拉伸应力的位置。此外,研究了这些位置总是高应力集中的位置。结构构件的寿命预测需要一个疲劳损伤累积模型。各种应力比和局部的应力寿命曲线数据
本研究调查了通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 制造的 Haynes 230 的微观结构和室温力学性能。L-PBF 和 LP-DED 样品均经过类似的多步热处理 (HT):应力消除 (1066°C,持续 1.5 小时),然后进行热等静压 (1163°C 和 103 MPa,持续 3 小时) 和固溶退火 (1177°C,持续 3 小时)。采用扫描电子显微镜进行微观结构分析。进行室温单轴拉伸试验以评估力学性能。L-PBF 和 LP-DED 样品在 HT 后的微观结构变化和拉伸结果具有可比性。在高温下,非热处理条件下观察到的微观偏析和树枝状微观结构几乎完全溶解,并且在 L-PBF 和 LP-DED 样品中的晶粒内部和晶粒边界内形成了碳化物相 (M 6 C/M 23 C 6 )。最后,研究了拉伸载荷下的失效机制,并通过断口分析进行了比较。关键词:增材制造、Haynes 230、激光粉末床熔合、激光粉末定向能量沉积、拉伸性能。
摘要:电子工业和其他制造公司使用铝碳化硅(ALSIC)复合材料,因此,制造具有适当特性的ALSIC复合材料,适用于不同应用,对大多数行业至关重要。对不同性质进行相同样品测试的挑战仍然存在,因为进行的大多数测试都是破坏性的。因此,使用ANSYS有限元仿真软件来设计和分析平面标本。在样品上施加3 kN至21 kN之间的负载,因为它在通用拉伸测试机(UTTM)的工作极限内,而两端均已固定。本研究中使用的ALSIC复合材料的组成为63 vol%Al(356.2)和37 vol%SIC,结果表明,应力与应变成正比。对于所施加的不同拉伸载荷的应力与应变图中计算出的杨氏模量约为167 GPA。此外,随着载荷的增加,ALSIC复合材料的总变形增加。此外,在测试样品中心周围观察到材料的最高变形。这是在样品的实际测试中观察到的失败的代名词。关键字:ALSIC,拉伸负载,铝MMC,应力分析,变形,ANSYS