结冰力学特性的理论与实验研究

发布时间：2024-02-05 17:35

　　飞机在过冷云层中飞行时发生的结冰现象已引起人们的重视。现有的飞机防除冰技术中，机械除冰作为一种有效的除冰方法其应用越来越广泛。机械除冰主要依靠使蒙皮振动、变形等方式破坏冰层结构或冰层与蒙皮之间的粘附。在这一过程中，冰层的破坏主要分为法向的拉伸破坏、切向的剪切破坏以及其粘附强度的破坏，因此机械除冰系统在工作时必须提供大于冰层强度及其粘附力的外加载荷。本文研究了冰的粘附机理和断裂过程，并通过实验得到冰的剪切粘附强度的大小与分布规律，为机械除冰的设计与性能验证提供技术支持。 本文的研究内容主要分为以下几个方面：1）对冰层的粘附机理进行原理性探讨，并对外加载荷下冰层的破坏过程进行破坏力学分析与理论建模，研究冰层断裂的特殊过程；2）搭建地面撞击冰实验台，进行冰的力学特性实验，测量在不同结冰工况、基底材质与表面粗糙度、载荷加载速度下冰层与基底材料之间的剪切粘附强度；3）分析实验结果并给出不同工况下的积冰形态与剪切粘附强度随各项实验参数变化的分布规律，最后利用数值模拟分析实验过程中冰层的受力情况，并与国内外现有研究进行对比总结。 经过对数据的处理和分析，实验所得结论与冰层的粘附机理以及破坏过程分析基...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Jellinek在1958年进行的冰的抗拉强度实验Hawkes和Mellor[18]

图1.1所示，冰层冰冻在两个同轴金属圆柱得到冰的法向抗拉强度。在其结论中提出，他的研究中还给出了一条冰层强度随温度降，冰层的粘附强度就开始比其本身的抗拉强小几个量级。

图1.2Scavuzzo与Chu的冰的剪切粘附强度实验

现冰层的强度与温度关系并不明显，这一点与其他学者的结论很不一样。冰层的，其强度值越大，分析其原因在于当堆积速度较慢时，冰层发生了再结晶或烧结会造成其强度增大；但冰层生长速度较快时，其与基底的剪切粘附强度更大。cavuzzo和Chu[7]研究了霜冰与明冰的剪切粘附强度随各种不同参数....

图1.3Druez与Phan等人的冰层剪切粘附强度实验其实验数据分布趋势与Scavuzzo及Chu的研究相似，但由于来流风速的取值不同，造成测

图1.2Scavuzzo与Chu的冰的剪切粘附强度实验图1.2可以看出，Scavuzzo与Chu的实验装置为两个圆柱管相套，里层圆柱直径层圆柱上开孔，冰通过这个孔结在里层圆柱表面。实验中孔有两种形状，一种是正方形的形状，另一种是矩形，且与外层圆柱长度相等。这....

图1.4Chu与Druez等人的冰的抗拉强度实验Miller与Bond[21]

南京航空航天大学硕士学位论文粘附强度与其应变率没有0世纪八九十年代都使用了验。只是两者使用的圆柱糙，而Chu等人使用的圆柱作用更大，冰层更容易断裂

本文编号：3895972