近地空间环境下含Sc铝合金的高速撞击特性研究及可靠性评估

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51471090
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0104.金属结构材料与力学行为
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This project is aim to develop a novel Sc-containing alloy which possesses high resistive performances to hypervelocity impact by space debris in the Low Earth Orbit. This research will be accomplished by collaborating with Russian scientists. Both the dynamic indicator and the quasi-static indicator will be considered when designing the characteristic of the material. Sc-containing aluminum alloy will first be treated by the interspace thermal cycles and the interspace radiation simulation equipment, and then subjected to the hypervelocity impact test. The hypervelocity impact characteristics and the dynamic failure mode of the Sc-containing aluminum alloy will be studied. The coupling effect of the thermal cycles and radiation on the properties and resistive characteristics to the hypervelocity impact of the Sc-containing aluminum alloy will be studied. And the characteristics evolution law of the material in the Low Earth Orbit will be analyzed. The microstructure evolution law of the Sc-containing aluminum alloy under hypervelocity impact and the effect of Al3Sc or Al3(Sc,Zr) on the resistance to hypervelocity impact will be studied. And the hypervelocity impact behavior of Sc-containing aluminum alloy will be analyzed and the ballistic limit equations/curves will be established. To further analyze the dynamic response of hypervelocity impact, finite element coupled with smooth particle methods was used to simulate the hypervelocity impact process. A reliability assessment will be done on the resistive ability of the Sc-containing aluminum alloy to hypervelocity impact by the space debris in the Low Earth Orbit. At last, the databases of the resistive characteristics to the hypervelocity impact and the dynamic failure modes of the Sc-containing aluminum alloy will be established, which could provide theoretical guidance and technical supports to the material selection and protective structure design of spacecrafts in our country.
本项目采用动态指标与准静态指标相结合的材料设计方法,中俄共同研制开发具备在近地空间环境中抗空间碎片高速撞击性能的含Sc铝合金新材料。通过空间热循环、空间辐射模拟以及地面超高速撞击试验,研究含Sc铝合金在近地空间环境下的超高速撞击特性及动态失效模式。研究空间环境作用对含Sc铝合金的组织性能及抗高速撞击性能的影响,分析材料在近地空间环境下的性能演化规律;研究含Sc铝合金在高速撞击下的组织演变规律及材料微观组织对抗撞击性能的影响,分析Al3Sc或Al3(Sc,Zr)粒子对组织演变和抗高速撞击性能的影响机制;分析含Sc铝合金的高速撞击动力学行为,建立撞击极限曲线/方程,并通过有限元与光滑粒子耦合的仿真手段,进一步分析超高速撞击的动力学响应。最后,对含Sc铝合金在近地空间环境中抗高速撞击性能做出可靠性评估,建立高速撞击特性数据库及动态失效模式数据库,为我国航天器选材和防护设计提供理论及技术支持。

结项摘要

含Sc铝合金是航天器结构主体材料,然而空间碎片的高速撞击会对航天器造成损伤,同时空间环境效应又会进一步加深破坏程度。为保护航天器,迫切需要开展有关铝钪合金在空间环境下的高速撞击损伤行为研究。本课题以空间防护重大需求为牵引,创新性地提出将材料组织及性能作为空间防护结构优化设计依据之一的方案,采用模拟近地空间环境试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,重点研究高速撞击下铝钪合金的结构演变与损伤行为,铝钪合金在近地空间环境多因素作用下的失效机理,建立防护结构的失效准则及评估方法。通过上述研究,为航天器的选材和结构设计提供科学依据。.通过高速撞击实验,获取新一代含钪铝合金的超高速撞击特性数据和损伤失效模式,分析其超高速撞击的损伤规律和损伤机理,为国产新材料及其防护结构的失效准则以及超高速撞击实验研究方法等相应标准规范的建立打下基础。同时为建立满足航天器空间碎片风险评估与防护结构优化设计的撞击特性数据库提供实验和理论依据,这对航天器的防护设计具有重要的工程实际意义。同时,也为铝钪合金在航天器上的广泛应用奠定基础,提升我国在航天器结构选材和设计领域的国际竞争力。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Effect of beam offset on microstructure and mechanical properties of dissimilar electron beam welded high temperature titanium alloys
电子束偏移对异种材料电子束焊接高温钛合金显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2017.03.056
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Materials and Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yeganeh V. Esfahani;Li Peijie;Yeganeh V. Esfahani;Li Peijie;Yeganeh VE;Yeganeh VE
  • 通讯作者:
    Yeganeh VE
Dynamic response and numerical simulation of Al-Sc and Al-Ti alloys under high-speed impact
Al-Sc和Al-Ti合金高速冲击下的动态响应及数值模拟
  • DOI:
    10.1016/s1003-6326(15)63638-x
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhang Wei-gui;Li Pei-jie;He Liang-ju;Feng Xue;Ye Yi-cong;Novikov L. S.;Zhang WG
  • 通讯作者:
    Zhang WG
Effect of strain rate and temperature on dynamic mechanical behavior and microstructure evolution of ultra-high strength aluminum alloy
应变速率和温度对超高强铝合金动态力学行为和微观组织演变的影响
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2018.06.018
  • 发表时间:
    2018-07-11
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang, Weiliang;Chen, Xinfeng;He, Liangju
  • 通讯作者:
    He, Liangju
Dynamic mechanical response and microstructural evolution of extruded Mg AZ31B plate over a wide range of strain rates
挤压镁 AZ31B 板在​​各种应变率下的动态机械响应和微观结构演变
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.12.041
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Weigui;Li Peijie;Ye Yicong;He Liangju;Zhang Husheng;Zhang WG;Zhang HS
  • 通讯作者:
    Zhang HS
High strain-rate behavior and deformation mechanism of a multi-layer composite textured AZ31B Mg alloy plate
多层复合织构AZ31B镁合金板的高应变率行为及变形机制
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.03.258
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Weigui;Qi Junfeng;Wang Zhen;Chen Yi;Liu Sai;Li Kun;Zhang Weigui;Li Peijie;Zhang Husheng;Meng Li;Zhang WG;Meng L
  • 通讯作者:
    Meng L

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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