膨胀环实验技术主要包括爆炸膨胀环实验技术和电磁膨胀环实验技术,实验过程中膨胀环的加载应变率在达到峰值后会随着圆环的膨胀而迅速降低,给研究应变率敏感材料的拉伸碎裂带来极大的不便。在前期提出的液压膨胀环实验技术的基础上,发展了一种恒应变率加载技术。首先,从理论上获得了实现金属圆环恒应变率膨胀所需的液压加载曲线的近似表达式;然后,采用有限元流固耦合数值模拟了液压膨胀环装置中1060-O铝环的膨胀碎裂过程,在给定液压加载曲线下,膨胀环的环向应变率在应变率稳定阶段上下波动范围最大不超过20%;并进一步研究了加载曲线对碎裂过程中应变率的影响规律。在液压膨胀环实验装置上对1060-O铝环开展了膨胀环实验,验证了恒应变率加载技术的可行性。

飞机液压管路膨胀环能够很大程度上吸收外载荷产生的多余应力,但是会增加管路系统质量,进而降低功重比。以管路静力学、动力学及质量为优化目标,推导与膨胀环折弯角度、弯曲半径、跨度和高度4个参数相关的各目标函数。不同函数的量纲通过层次分析法进行统一,使多目标优化问题转向单目标优化问题。其中,通过调整目标函数的权重系数来体现多个目标的不同重要程度,再结合遗传算法求解得到膨胀环最优设计参数,最后对膨胀环动力学数学模型进行了实验验证。结果表明:膨胀环动力学数学模型准确性较高,引入的层次分析遗传算法能权衡管路综合特性,得到膨胀环的合理结构参数。