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2013年 第56卷 23/24期
刊出日期：2013-12-15
封面文章
专稿
人物
新视点
性能表征与评价
先进复合材料
制造与维修
复合材料应用
特别关注
专稿
30
智能制造的意义、技术与实现
朱剑英
智能科学技术现在还不是中心科学技术，但智能化已是所有高新科学技术的发展方向，特别是制造业信息化的发展方向。所有现代工业生产和产品智能化以后都大大提高了生产效率和产品的质量与价值，因此认知科学技术的中心地位很可能会提前来到。
2013 Vol. 56 (23/24): 30-35 [
摘要
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人物
36
摩擦学专家雒建斌
金卯
现任摩擦学国家重点实验室主任、清华大学机械工程系系主任；兼任国际摩擦学理事会副主席、国际机构学与机器科学联合会摩擦学技术委员会主席；曾担任两届973项目首席，国家自然科学基金创新群体负责人，摩擦学分会主任委员。先后担任7个国内外学术刊物的主编、副主编或编委成员。2011年当选中国科学院院士。
2013 Vol. 56 (23/24): 36-37 [
摘要
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229
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封面文章
38
航空发动机整体叶盘制造技术国内外发展概述
张海艳，张连锋
整体叶盘（环）已经作为新型航空发动机的重大改进部件，不仅应用于在研型号，而且还将在未来高推重比发动机上广泛应用。整体叶盘的制造将更依赖于数控机床的发展、依赖于线性摩擦焊技术及装备的发展以及电解加工技术的发展，真正实现优质、高效、低成本制造。
2013 Vol. 56 (23/24): 38-41 [
摘要
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76
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年度论坛
44
三维CAD支持MBD设计模式的几个关键技术*
赵晓峰，周以齐，魏威，何彦田
目前，主流的三维CAD系统都具备了三维标注的模块，支持MBD部分功能，如UG NX的PMI模块，CATIA的Functional Annotation & Tolerance模块，Solidworks的DIMxpert模块，PTC、SpaceClaim都在造型模块中增加了三维标注功能。然而，要实现全面支持MBD，三维CAD软件及标准还有一些关键的技术及问题有待研究。
2013 Vol. 56 (23/24): 44-49 [
摘要
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70
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50
浅谈基于MBD数模测量数据采集的研究与应用
黄梦莉，张刚
基于MBD数模检测理论数据的基本采集流程和方法，有效地解决了生产中的产品检测瓶颈，使航空产品的数字化检测迈上了一个新的台阶。在不久的将来，MBD数模的无图制造、检验，将逐步取代传统的检验模式，取而代之的是完全数字化的检测技术。
2013 Vol. 56 (23/24): 50-52 [
摘要
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53
基于MBD模型的制造特征信息组织与传递*
罗毅，乔立红，樊景松
本文首先按照MBD规范完成了三维产品的模型定义与数据组织，保证了上游设计信息丰富性与标准性。然后，归纳总结了复杂结构件的典型加工特征分类，并针对各典型特征进行了工艺分析，为它们建立了面向制造的特征信息模型。按照制造特征信息模型的数据组织要求，在MBD模型上进行特征信息提取与组织，获得完整的特征信息，并向下游的工艺设计决策和数控编程仿真等环节传递，实现CAD/CAPP/CAM的有效集成。
2013 Vol. 56 (23/24): 53-55 [
摘要
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55
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56
基于MBD的全三维设计支持系统的开发与应用
郑雷
随着MBD技术在航空领域的深入应用，基于MBD全三维设计支持系统在航空企业的设计开发和应用只是起到抛砖引玉的作用，如何使得复杂航空产品制造企业在不断提高设计效率、缩短制造周期和提高资源利用率，使得设计、工艺与制造过程以及整个供应链的紧密协同，还需要不断研究和探索。
2013 Vol. 56 (23/24): 56-61 [
摘要
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97
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特别关注
62
创新卓越·携手共赢——记开目软件2013年用户大会
金卯
2013年11月7日， “开目软件2013年用户大会”在北京隆重举行。来自航天、航空、汽车、电子、船舶、轨道交通、工程机械、兵器、装备等行业的300余名用户代表齐聚一堂。本届用户大会以“创新卓越·携手共赢”为主题，重点探讨了智能制造与两化融合的发展，分享了开目公司战略蓝图以及开目软件最新产品技术。来自汽车、工程机械、电子、轨道交通、航空航天等行业的十多家用户代表们分别分享了其最佳实践经验。
2013 Vol. 56 (23/24): 62-63 [
摘要
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53
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新视点
64
远程协同开发一种创新的联合试验理念
冯晓旺
基于时隙交换的高速光纤网络已经成为一种成熟的远程协同开发解决方案，可提供极低延时的远距离全息信号传输，远程联调结果更加接近于现场的实际联调结果，具有很好的应用前景。
2013 Vol. 56 (23/24): 64-66 [
摘要
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47
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性能表征与评价
68
含球形孔洞脆性材料拉伸破坏的扩展有限元法分析
邱流潮，张冲，邱国俐
应用扩展有限元法模拟了含球形孔洞脆性材料拉伸破坏机理及破坏过程。分析了含球形孔洞的脆性材料单向拉伸情况下孔洞体积百分数对结构承载力的影响。数值计算结果显示，基于扩展有限元模型的数值方法可以准确的和可视化的直观方式分析含球形孔洞脆性材料拉伸破坏过程。结果表明，含球形孔洞脆性材料结构拉伸破坏的承载力与孔洞体积百分数密切相关。
2013 Vol. 56 (23/24): 68-70 [
摘要
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71
玻纤增强乙烯基树脂复合材料弯曲蠕变行为研究
张兴刚，张用兵
树脂基复合材料具有粘弹性，长期在外力作用下会发生蠕变现象，导致复合材料的刚度和强度都发生衰退，致使复合材料结构失去继续承载能力。由于复合材料蠕变研究多集中在拉伸状况下，缺少足够的弯曲蠕变数据，难以进行复合材料结构的可靠性设计。针对玻纤增强乙烯基树脂复合材料进行了弯曲蠕变测试，分析了弯曲蠕变后复合材料试样的力学性能及翘曲变形，并根据时间-挠度曲线探讨了蠕变极限。结果显示，该复合材料在20天左右基本可以达到蠕变平衡，且其蠕变性能优异。
2013 Vol. 56 (23/24): 71-72 [
摘要
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73
复合材料疲劳性能研究
马丽婷，陈新文，邓立伟，王海鹏，王翔
对复合材料的疲劳性能进行了研究，通过对典型复合材料疲劳性能的测试及试验结果进行分析和讨论，得到结论：（1）该复合材料疲劳寿命的分散性较大，尤其在较低寿命区，故个别点的疲劳寿命无法满足90%置信度的中值寿命；（2）从疲劳试验过程的观察可发现，试样表面出现分层后，还有较长的一段寿命期；（3）通过疲劳试验结果得到±45°铺贴的复合材料条件疲劳极限σr =91.656MPa。
2013 Vol. 56 (23/24): 73-74 [
摘要
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先进复合材料
75
氧化铝粒度对原位转化碳纤维增韧氧化铝陶瓷烧结温度及性能的影响*
任杰，陈华辉，杜飞，赵赋，翟羽佳，苏伟明
在原试验基础上，采用更细氧化铝粉末以期进一步提高原位转化碳纤维增韧氧化铝陶瓷复合材料的韧性。探究了2000目氧化铝粉末的最佳烧结温度，研究对比了1000目与2000目氧化铝粉作为基体材料的复合材料的致密度、硬度、断裂韧性和滑动磨损性能。研究结果表明：采用2000目氧化铝粉末烧结的较佳最高烧结温度为1550℃，较1000目氧化铝粉末的烧结温度降低，且复合材料的晶粒较1000目氧化铝复合材料减小。采用2000目氧化铝粉末烧结的复合材料致密度、硬度、断裂韧性和滑动磨损性能均有所提高。
2013 Vol. 56 (23/24): 75-79 [
摘要
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80
Si3N4在高温高压下的相变和显微结构*
顾强，吴一，邹正光，龙飞，沈天宇，韩金龙
在压力为5GPa，温度为1500~1700℃，保温时间为10~20min的条件下，对添加Y2O3 - Al2O3的氮化硅陶瓷进行了高温高压烧结研究。用X射线衍射及扫描电镜对烧结样品进行了分析和观察，探讨了添加剂、烧结温度和保温时间对烧结体的物相组成、显微形貌和力学性能的影响。结果表明：高温高压下Si3N4的相变机制主要是通过液相溶解-沉淀，其相转变程度随温度、保温时间的增加均有所提高。α-Si3N4完全转变为β-Si3N4，得到相互交错的长柱状β-Si3N4晶粒均匀分布于烧结体中。经过5GPa、1650℃保温20min的超高压烧结，样品相对密度达到99.8%，Vickers硬度达22.8GPa，抗弯强度达886MPa。
2013 Vol. 56 (23/24): 80-82 [
摘要
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123
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83
钛酸钡改性碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑三元复合材料的制备*
魏佳，刘小云，陈腾达，庄启昕，何剑杰，韩哲文
首先通过热溶剂法用钛酸钡（BaTiO3）对多壁碳纳米管（MWNT）进行改性，然后通过原位聚合法与亚甲基苯并二恶唑（PBO）进行复合，得到三元复合材料 BaTiO3 /MWNT/PBO ，通过红外（FTIR）、XRD、TEM、热重等测试方法对样品进行表征，复合材料结构明确性能稳定，有望应用于结构型隐身材料领域。
2013 Vol. 56 (23/24): 83-85 [
摘要
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86
氧化铝/聚砜复合材料的力学性能*
孙德亮，林国明，隋国鑫，张凯，陶萍，吴菊英
制备了不同尺寸Al2O3颗粒填充聚砜（PSF）基聚合物复合材料，并对复合材料的拉伸性能和冲击性能进行了测试。结果显示，Al2O3填充颗粒越小，复合材料的拉伸强度越强；纳米复合材料与微米复合材料的拉伸强度随着填充量增加表现出不同的变化趋势。PSF基复合材料的冲击强度随填充量的增加迅速下降，这主要是因为颗粒填料限制了基体的塑性变形能力；填料颗粒的尺寸对冲击性能也有影响。
2013 Vol. 56 (23/24): 86-88 [
摘要
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79
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89
时间相关的聚合物基复合材料失效准则
陈建中，朱四荣
聚合物基复合材料的黏弹性导致其力学性能随着服役时间的增加而下降，为了合理设计聚合物基复合材料结构，需要建立时间相关的失效准则。将幂律模型与波尔兹曼叠加原理相结合，以最大应变理论为基础建立了一种时间相关的聚合物基复合材料失效准则，并采用双移位因子法来考虑不同服役条件的影响。根据该失效准则，可以获得聚合物基复合材料结构在服役条件下的失效时间或满足设计使用年限要求的最小初始性能参数。
2013 Vol. 56 (23/24): 89-91 [
摘要
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104
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92
玻纤布增强PPBES/PPENK树脂基层压板
王锦艳，谢鹏飞，蹇锡高
将耐高温可溶解的杂萘联苯共聚芳醚砜（PPBES）与聚芳醚腈酮（PPENK）共混，采用溶液浸渍法制备了玻纤布增强PPBES/PPENK树脂基层压板。研究了树脂的相容性及树脂配比以及共混树脂含量对PPBES/PPENK层压板的室温及150℃弯曲强度、吸水率的影响，对层压板的介电性能、阻燃性能等进行了测试。结果表明：PPBES与PPENK完全相容。当PPBES/PPENK=4/6（质量比），树脂含量为35.4%时，层压板的综合性能最佳，且150℃的弯曲强度保持率为90.4%。在1MHz下，介电常数为3.5，tanδ为0.0037；在DC500V下，体积电阻率为5.9×1013Ω·m；阻燃性能达到V-0级。
2013 Vol. 56 (23/24): 92-96 [
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97
T300、M40J碳纤维制备C/C-SiC复合材料工艺及性能研究
杨坚，张海峰，王宇，焦健，邱海鹏
本文结合化学气相渗透（CVI）工艺和聚合物先驱体浸渍裂解（PIP）工艺分别采用T300和M40J碳纤维制备了碳纤维增强碳-碳化硅基（C/C-SiC）复合材料，对其微观形貌、物相结构、力学性能进行了测试和表征。结果表明：采用M40J碳纤维制备的C/C-SiC复合材料弯曲模量大于同种工艺下采用T300碳纤维制备的C/C-SiC复合材料；M40J碳纤维通过短时热解碳沉积工艺制备得到低密度C/C复合材料坯体，再通过PIP工艺引入SiC基体致密化得到的C/C-SiC复合材料弯曲强度达到318.6MPa，弯曲模量51.2GPa，在制备的4组材料体系中综合力学性能最好。
2013 Vol. 56 (23/24): 97-100 [
摘要
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101
负载型苎麻骨碳基催化剂的制备及催化降解PET的研究
张莹玲，龚，魏巍，张宏柯，李明
苎麻作为我国的特产，长期以来人们对占90%以上的麻骨等副产品没有很好利用。苎麻麻骨的化学成分符合制备炭材料所需原料的基本要求，以苎麻骨炭为载体进行碱性负载制备出固体碱催化剂。采用苎麻骨制备碱性负载固体催化剂，IR和XRD分析表明，引入的负载物KF、Na2SiO3等可能是以无定形态吸附在炭的孔隙中，所得催化剂对PET具有显著的降解效果，降解率可达100%，降解产物为BHET。醇解废弃PET 材料，实现资源的再利用。
2013 Vol. 56 (23/24): 101-103 [
摘要
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59
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制造与维修
104
热固性复合材料结构固化回弹变形研究进展*
魏冉，贾丽杰，晏冬秀，孙晶晶
热压罐成型是目前热固性复合材料构件的主要成型工艺之一。复合材料构件在热压罐成型过程中产生的变形是影响其成型精度的主要原因。制件发生固化变形的形式主要有翘曲和回弹两种形式。本文着重回顾复合材料固化成型后回弹变形现象的产生及其影响因素的试验研究，继而展开针对回弹现象的模拟预测方法进行综述与分析。
2013 Vol. 56 (23/24): 104-107 [
摘要
] (
126
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108
塑料机油盘气密性能的设计与研究
杜志花，杨德旭，崔巧丽
本文通过对塑料机油盘密封圈的密封结构、使用环境进行分析，采用面压及气密性检测手段进行试验验证，说明密封材料的选择及结构设计直接影响其密封性能。
2013 Vol. 56 (23/24): 108-110 [
摘要
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76
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111
一种高温碳纤/环氧预浸料的固化反应动力学
王洪恩，杨洋，陈璐圆，杨霓虹
为深入了解某新型高温固化碳纤维增强环氧树脂基预浸料的固化行为，采用唯象模型，借助动态差式扫描量热（DSC）测试手段，系统研究了预浸料的固化反应特征参数、固化度变化等因素，同时建立了该预浸料树脂的固化动力学方程，并根据研究结果确定了该体系树脂的表观特征固化温度，为该预浸料复合材料固化工艺的选择和优化提供了理论依据和基础数据。
2013 Vol. 56 (23/24): 111-113 [
摘要
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114
复合材料胶接修理工艺过程及其影响因素*
孔娇月，晏冬秀，孙凯
复合材料胶接修理是复合材料结构修理中非常重要的一类方法，可以针对层压板结构以及夹层结构。胶接修理包含贴补修理和挖补修理两种基本的修理方法。本文从修理工艺步骤入手，介绍了复合材料结构件不同胶接修理工艺流程，包括修理区域确定、损伤去除、以及损伤修理等内容。文中还总结了修理过程中可能影响修理质量的各种因素。
2013 Vol. 56 (23/24): 114-117 [
摘要
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118
激光传感技术在预浸料过程控制中的应用
王东霞，朱家强，王滨，李炜
开发了激光传感控制技术，通过光影像学原理，实现2D检测，将图像处理后转换为胶量数据，来动态监测含胶量的分布，再通过信号反馈自动调节滚筒的压力来保证预浸料厚度一致性和胶量的均匀性，此技术保证了纤维克重与胶含量的在幅宽方向和长度方向的一致性，在提高品质的同时也提高了生产效率，保证了预浸料品质的稳定，实现技术革新。
2013 Vol. 56 (23/24): 118-120 [
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58
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121
复合材料C形结构的回弹变形研究*
贾丽杰，魏冉，杨霓虹，杨洋，刘卫平，晏冬秀，叶金蕊
复合材料以其优异的性能，在结构制造领域广泛应用。但复合材料结构在成型过程中易发生翘曲和回弹变形，严重影响结构件的装配。本文针对复合材料典型结构的回弹变形进行研究，以典型C形结构的缩比试验件入手，采用激光跟踪仪检测变形，同时借助仿真模拟手段，预测其变形，以小型C形梁试验件变形验证预测准确性；根据试验数据及模拟结果推出预测C形结构回弹变形的拟合公式；最后，以大尺寸C形结构试验件验证该公式的适用性。
2013 Vol. 56 (23/24): 121-124 [
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125
复合材料加筋板大开口结构拉伸与修理性能
赵闯，黎增山，康军，丁聪
复合材料加筋板大开口结构在承受轴向拉伸载荷时主要的应力集中部位是大开口的边缘处。根据试验过程中的观测和破坏模式的成像记录，结构损伤从这一点开始，沿横向偏加载方向扩展，直至完全拉断。使用商用有限元分析软件ABAQUS构建的有限元模型的计算结果显示孔边的应变在破坏发生前呈线性增加，在破坏发生的时刻急剧增大，与试验测得应变一致。为研究复合材料加筋板大开口结构的修理性能，建立了预置损伤板以及相应的2类修理方案（机械连接修理板、胶接修理板）的有限元模型。预制损伤是位于加筋板横向轴线上、孔边蒙皮开间中央位置的圆形小孔，以此模拟蒙皮穿透损伤。预置的损伤对加筋板的刚度影响不大，使其强度下降0.16%。机械连接采用金属补片，修理后的加筋板强度比完好板提高0.32%。胶接修理采用单面挖补修理，修理后的加筋板强度比完好板提高0.31%。
2013 Vol. 56 (23/24): 125-130 [
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131
先进树脂基复合材料自动丝束铺放技术研究现状
张洋，钟翔屿，包建文
主要基于国内首台自动丝束铺放工程样机系统为研究平台，介绍国内先进复合材料自动丝束铺放技术方面的研究现状，主要从丝束铺放工艺、铺放材料性能、专用铺放模具、铺放控制软件等多个角度进行分析；针对典型航空结构开展工艺铺放试验，总结出现阶段丝束铺放存在的主要问题与解决方法，初步形成复合材料自动丝束铺放工艺技术体系。最后，基于实际铺放工程实践中的经验总结，讨论了国内先进树脂基复合材料自动丝束铺放技术未来的主要发展方向。
2013 Vol. 56 (23/24): 131-136 [
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137
纤维方向对碳纤维复合材料加工性能的影响*
龚佑宏，韩舒，杨霓虹，韩胜超
由于碳纤维复合材料（CFRP）的各向异性，其纤维铺层方向是影响加工性能的重要因素。本文以单向碳纤维复合材料(UD-CFRP)为研究对象，选用4种不同的纤维方向角度铺层的碳纤维复合材料结构进行铣削试验研究。通过从切削力、切口质量和刀具磨损等方面的分析，得出了纤维方向角θ小于90°时，碳纤维复合材料结构铣削力较大，对刀具磨损较严重，已加工表面切口质量较好的结论。
2013 Vol. 56 (23/24): 137-140 [
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复合材料应用
141
国内外关于Glare的研究和应用
熊晓枫，张庆茂
作为一种新型混合体复合材料，Glare凭借其优异的静强度、抗疲劳和抗冲击性能，在现代飞机结构设计中有着显著的优势。本文主要讨论了国内外关于Glare层压板的研究及应用情况。
2013 Vol. 56 (23/24): 141-143 [
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144
环保复合材料在大型客机上的应用前景分析
张婷
目前，在大型客机上广泛应用的复合材料主要是热固性树脂基复合材料，但由于高制造成本及材料难回收等问题，一定程度上制约其在飞机上的应用扩展。在强调低成本制造和环保的今天，“绿色材料”热塑性树脂基复合材料由于其优良的综合性能和低成本优势，可以作为一种有前途的替代材料使用在大型客机结构件上。本文将从热塑性复合材料制件的综合制造成本、性能、工艺以及材料的回收和再利用等方面分析热塑性复合材料在大型客机上的应用前景。
2013 Vol. 56 (23/24): 144-146 [
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147
多基复合材料在管材制造中的应用
宋鹏飞，宋建国
对国家大规模投资的水利市政以及海水淡化等工程中的管道工程，设计具有高性能、长寿命、低成本的新型多基复合管道，无疑是具有重大意义的。基于多基复合管材的研究背景，对多基复合管材的结构设计理论做了探索性的研究。理论推导出了各载荷作用下多基复合管的内力表达及应力分析，为该复合材料大规模应用于管道设计做了有益的基础性研究。
2013 Vol. 56 (23/24): 147-149 [
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150
多孔Si3N4高温有氧环境下介电性能试验研究
陈聪慧，何凤梅，李琦，杨景兴，胡子君，黄娜
提出高温有氧环境下介电性能测试方案，并对多孔Si3N4材料进行了7~18GHz高温有氧介电性能测试，得到了相应的随温度和频率变化数据及曲线。结果表明测试方案有效可行，测试结果可见，在7~18GHz频段，测试频率对多孔 Si3N4材料的介电性能测试结果无明显影响。同时，在升温过程中，介电常数逐渐增加，增幅不大；损耗角正切增加较快，这与高温电子电导损耗及杂质离子电导损耗增大有关。
2013 Vol. 56 (23/24): 150-153 [
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154
整体化复合材料机翼油箱通油孔综合设计技术
涂冰，杨军
针对整体化复合材料机翼油箱的特点，综合考虑结构、强度、疲劳和燃油系统等方面要求，讨论了整体化复合材料油箱通油孔的设计技术和设计要素，并初步讨论了复合材料机翼油箱开孔后的补强措施。
2013 Vol. 56 (23/24): 154-157 [
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