干涉配合疲劳强化机理的新假说

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51505447
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Mechanical joint, which is prone to fatigue failure, is the weakest point of aircrafts in terms of durability. As interference fitting technology is capable of extending the joint’s operating life by ten times, it’s extensively used in modem machinery especially in aviation industry. However, the current fatigue enhancing theory on interference fitting, which is called the supporting effect, is primarily based on plastic deformation and concentrated on the instant effect of pre-stress. Obviously, the fatigue enhancing mechanism of interference fitting is not thoroughly understood and the conventional enhancing theory tends to lead to contradiction with experiments. In this project, an elastic enhancing mechanism of interference fit is proposed on the grounds of the latest research. According to this hypothesis, the load transferring mechanism based on elastic deformation of interference joints contributes to regulate the structure’s mechanical parameters, which is the major cause of life extension. The elastic enhancing hypothesis, revising the interference fitting theory by taking into account the joint’s response to dynamic loading, is capable of explaining some perplexing questions in the field, and even providing an analytical method of calculating the optimum interference. In the current project, the load transferring mechanism in interference-fitted joint is to be analyzed via analytical model to validate the elastic enhancing hypothesis, and the influence of various factors on this mechanism will also be studied. Then, the analytical model is to be verified by numerical simulation and evaluated by experiments. Finally, the fatigue enhancement mechanism of interference fitting is to be discussed scientifically and exhaustively, based on which the existent perplexing problems can be resolved and the optimum interference can be deduced.
机械连接部位的疲劳失效是限制飞机综合寿命提高的瓶颈,而干涉强化技术的寿命增益可高达十倍,在现代机械尤其是航空工业中应用广泛。然而干涉配合的支撑效应理论仅基于塑性变形,且只关注预应力的静态效应。干涉强化机理的经典理论极不完善,甚至与工程实际相矛盾。基于最新的研究成果,本项目提出干涉配合弹性强化机理的假说,即基于弹性变形的传载机制对结构力学参量的调节作用,是其疲劳延寿的主要机制。该假说考虑了干涉配合结构对外载的响应,不仅从全新的角度完善了干涉强化机理理论,也可解释经典理论无法解释的疑难现象,甚至可实现最佳干涉量的理论求解。本项目拟通过理论建模分析干涉配合结构的传载机制,验证以上假说,并分析多种因素对该机制的影响;然后利用数值仿真校正该模型,再由实验评估其工程价值;最后,在理论分析的基础上给出干涉强化机理的科学、完整的论述,并对现有的疑难现象给出解释,进一步给出最佳干涉量的理论值。

结项摘要

机械连接部位的疲劳失效是限制飞机综合寿命提高的瓶颈,而干涉强化技术的寿命增益可高达十倍,在现代机械尤其是航空工业中应用广泛。然而干涉配合的支撑效应理论仅基于塑性变形,且只关注预应力的静态效应。干涉强化机理的经典理论极不完善,甚至与工程实际相矛盾。.基于最新的研究成果,本项目提出干涉配合弹性强化机理的假说,即基于弹性变形的传载机制对结构力学参量的调节作用,是其疲劳延寿的主要机制。首先,通过广泛调研,分析研究了干涉配合残余应力的理论求解方法;然后,基于本项目提出的干涉配合弹簧模型,分别研究了干涉配合结构对静载的响应,在此基础上进一步研究了干涉配合结构在动态载荷作用下的响应,特别是其对被连接件最小截面传载幅值的影响,提出了“幅值降低系数”用以衡量干涉配合的强化效应;结合各向同性材料的研究成果,进一步开展了复合材料干涉配合弹性强化机理的研究;通过引入弹簧模型研究了干涉配合的强化机理,分析了经典的支撑效应理论的不足之处,从弹性变形的角度对经典理论难以解释的多个问题作出了解释;最后,借助弹簧模型给出了干涉量的优化方法,并得到了最佳干涉量的解析表达式。.本项目基于弹性理论的研究表明,有效的干涉配合可使被连接件最小截面的传载幅值降低到非干涉配合结构的0.5倍以下,从而有效提高了结构的疲劳寿命。弹性强化理论考虑了干涉配合结构对外载的响应,在理论分析的基础上给出了干涉强化机理的科学、完整的论述,不仅从全新的角度完善了干涉强化机理理论,也可解释经典理论无法解释的疑难现象,甚至实现了基于弹性理论的最佳干涉量的理论解,可以为航空、国防及其他领域装备的机械连接长寿命设计提供有力的工具。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanical Analysis of a Pin Interference-Fitted Sheet under Tensile Loading
拉伸载荷下销过盈配合板的力学分析
  • DOI:
    10.1061/(asce)as.1943-5525.0000592
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Zhang Qiliang;Wei Fayuan;Mu Dong;Zhang Qiliang;Cao Zengqiang;Zuo Yangjie
  • 通讯作者:
    Zuo Yangjie
干涉配合弹性强化机理分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张岐良;曹增强;李红梅;向聪;刘平
  • 通讯作者:
    刘平
Dynamic behavior of CFRP/Ti single-lap pinned joints under longitudinal electromagnetic dynamic loading
CFRP/Ti单搭接销接头在纵向电磁动载荷下的动态行为
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2017.09.079
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zuo Yangjie;Cao Zengqiang;Cao Yuejie;Wang Wukun;Zhang Qiliang
  • 通讯作者:
    Zhang Qiliang
7075铝合金极小边距干涉配合强化分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    兵器材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张岐良;冯大勇;曾飞
  • 通讯作者:
    曾飞

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其他文献

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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

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          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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