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稀土对轧辊表面激光合金化组织与性能的影响

稀土对轧辊表面激光合金化组织与性能的影响

作者：岳怀俊贵州大学

学位级别：硕士

为了提高半钢轧辊的使用性能,延长其使用寿命,本文从材料合金化原理出发,设计了一种轧辊表面激光合金化的专用粉末材料。采用额定功率为5k W的快速横流CO2激光器对145Cr Ni Mo Ti Re半钢轧辊进行激光表面合金化处理,利用金相显微镜、扫... 详细信息

为了提高半钢轧辊的使用性能,延长其使用寿命,本文从材料合金化原理出发,设计了一种轧辊表面激光合金化的专用粉末材料。采用额定功率为5k W的快速横流CO2激光器对145Cr Ni Mo Ti Re半钢轧辊进行激光表面合金化处理,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机等分析手段,对激光合金化层的组织与性能进行研究。同时研究了激光合金化试样经热循环处理后合金化层组织与残余应力。在最佳激光合金化的工艺参数条件下:功率P=2.3k W,扫描速度V=5mm/s,焦距f=320mm,搭接率为d=30%,合金化层组织从表面到基体可分为合金化区、过渡区、热影响区和基材四部分,合金化区上层为细小的等轴晶,中部主要为树枝晶和柱状晶混合组织,底部主要为树枝晶组织。合金化层除了基体相α-Fe外,还有(Fe,Cr)7C3、Mo C、WC、Fe2Ni等相以及具有尖晶石结构的Co2Ti O4等。在合金化粉末中掺杂CeO可以明显改善合金化层的组织和性能,但对合金化层的相组成影响不大。当CeO添加量在0.0wt.%变化时,随着CeO含量的增加,合金化层组织逐渐变细,当CeO含量在2.0wt.%时,合金化层组织最细,然而当CeO含量大于2.0wt.%时,合金化层组织随着CeO含量的增加而变粗大。CeO添加量为2.0wt.%时,合金化层的显微硬度最高达到HV1108,是基材的2倍左右,比未添加CeO的合金化层的硬度高出近300。CeO的添加能提高耐磨性和抗高温氧化性,当CeO添加量为2.0wt.%时合金化层具有最高的耐磨性以及抗高温氧化性,耐磨性是基材的4倍,未掺杂CeO的3倍;抗高温氧化性是基材的3倍,未掺杂CeO的2倍。热循环试验表明:随着热循环次数的增加,组织的氧化程度加大,并且存在着裂纹,未掺杂CeO的组织率先出现裂纹,当掺杂的CeO量在2.0wt.%时,组织没有出现裂纹,或是在有限次数内,它出现裂纹的时间最晚。试样中存在着以热应力为主的残余应力,残余应力的变化趋势是先降低后升高。当掺杂CeO时,残余应力较未掺杂CeO的有所降低,随着热循环次数的增加,CeO含量为2.0wt.%时,残余应力值增加的趋势较为缓慢,比其他稀土含量的残余应力值低。

关键词： CeO2 激光合金化组织性能热循环

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多室软包装输液袋压裂过程模拟的有限元方法

生物医学工程学杂志 2021年第3期38卷 556-562页

作者：岳怀俊王冠石蒋文涛谭鸿波刘文军朱仲强朱麟四川大学建筑与环境学院力学科学与工程系成都610065 破坏力学与工程防灾减灾四川省重点实验室成都610065 四川科伦药业股份有限公司成都610500

本文针对以实验方式研究多室输液袋构型和工艺存在的低效率、高成本及多参数研究难以开展的问题,提出采用基于流体腔的有限元方法模拟多室输液袋在外载荷下的受力及变形过程。研究建立了不同尺寸下的输液袋曲面模型,采用ABAQUS中的流体... 详细信息

本文针对以实验方式研究多室输液袋构型和工艺存在的低效率、高成本及多参数研究难以开展的问题,提出采用基于流体腔的有限元方法模拟多室输液袋在外载荷下的受力及变形过程。研究建立了不同尺寸下的输液袋曲面模型,采用ABAQUS中的流体腔方法模拟输液袋在压裂实验条件下的流固耦合变形过程。以弱焊剥离实验获取的弱焊剥离应力作为数值模拟的破裂准则,提取破裂时的压裂力与压裂实验结果进行对比,并分析所得应力分布是否满足压裂实验弱焊破裂过程。结果表明:考虑由样品弱焊差异及偏心压裂等因素引起的实验误差,基于流体腔的有限元方法能够准确地模拟输液袋受力及变形过程。本文方法可用于输液袋构型及工艺改进研究,降低研究成本,提升研究效率。

关键词：多室输液袋流体腔有限元弱焊强度

多室输液袋腔室几何尺寸对压裂力影响的数值研究

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生物医学工程学杂志 2021年第4期38卷 716-721页

作者：范子栋王冠石岳怀俊蒋文涛杜震霆谭鸿波刘文军四川大学建筑与环境学院力学科学与工程系成都610065 破坏力学与工程防灾减灾四川省重点实验室成都610065 四川科伦药业股份有限公司成都610500

为研究多室输液袋弱焊条压裂力随腔室几何尺寸的变化规律,指导多室输液袋的优化设计,本文建立了不同尺寸的单腔室输液袋模型,采用基于流体腔的数值计算方法对输液袋进行流固耦合分析,获得临界压裂力随腔室几何尺寸的变化规律,提出单腔... 详细信息

为研究多室输液袋弱焊条压裂力随腔室几何尺寸的变化规律,指导多室输液袋的优化设计,本文建立了不同尺寸的单腔室输液袋模型,采用基于流体腔的数值计算方法对输液袋进行流固耦合分析,获得临界压裂力随腔室几何尺寸的变化规律,提出单腔室输液袋的临界压裂力经验公式;对多室输液袋跌落时的受力情况进行理论分析,确定各腔室的受力比。结果表明,临界压裂力与腔室的长度和宽度呈正相关,与腔室的高度呈负相关;输液袋跌落时各腔室所受冲击力与腔室所装的液体体积成正比。为提高输液袋的临界压裂力,应结合各腔室装液体积,尽量提高输液袋的长度和宽度,降低高度。

关键词：多室输液袋几何尺寸压裂力流体腔流固耦合

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COVID-19疫情中的生物力学问题

医用生物力学 2020年第2期35卷 135-142页

作者：蒋文涛李英琪白逃萍岳怀俊李忠友四川大学力学科学与工程系成都610065 四川大学破坏力学与工程防灾减灾四川省重点实验室成都610065

新型冠状病毒肺炎自爆发以来,已成为全球关注的焦点。由于疫情来势迅猛,给医疗制度体系、医疗资源、应急处置、医疗器械等提出了严峻的挑战,也暴露出其中诸多不足。以病毒的体外活性规律研究、气溶胶传播的生物力学问题、呼吸性疾病对... 详细信息

新型冠状病毒肺炎自爆发以来,已成为全球关注的焦点。由于疫情来势迅猛,给医疗制度体系、医疗资源、应急处置、医疗器械等提出了严峻的挑战,也暴露出其中诸多不足。以病毒的体外活性规律研究、气溶胶传播的生物力学问题、呼吸性疾病对心血管疾病影响的研究、公共交通和公共场所中通风方式的改进、医疗器械的生物力学研究为例,应用生物力学的原理、观点和方法,认识和剖析其中所存在和亟待改进的问题,期望生物力学能在疫情防控中发挥学科优势和力量,以此促进生物力学学科发展。

关键词：新型冠状病毒肺炎生物力学病毒活性气溶胶传播心血管疾病医疗器械

针对3D打印材料孔洞应力集中计算的映射算法

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医用生物力学 2018年第2期33卷 108-113页

作者：岳怀俊蒋文涛王宠万志鹏樊瑜波四川大学力学科学与工程系成都610065 四川省生物力学工程实验室成都610065 破坏力学与工程防灾减灾四川省重点实验室成都610207 北京航空航天大学生物与医学工程学院、生物力学与力生物学教育部重点实验室北京100191

目的利用映射算法以较小计算成本获得3D打印材料孔洞应力集中分布情况,为3D打印材料疲劳寿命预测及结构优化设计的有限元分析提供新方法。方法提取单个孔洞应力集中影响范围内的节点及应力,并计算出各节点的应力集中系数。以寻找最近点... 详细信息

目的利用映射算法以较小计算成本获得3D打印材料孔洞应力集中分布情况,为3D打印材料疲劳寿命预测及结构优化设计的有限元分析提供新方法。方法提取单个孔洞应力集中影响范围内的节点及应力,并计算出各节点的应力集中系数。以寻找最近点的方式将无孔洞模型相应节点的应力值乘以不同的应力集中系数来体现孔洞的应力集中。若多节点映射到同一节点,则乘以多个应力集中系数的平均值;对距离边界较近的点,则乘以边界影响系数。结果材料内部孔洞的映射结果与实际计算结果误差小于8%;而对于自由边界孔洞聚集的情况,误差小于15%。结论映射算法能够有效表征3D打印材料孔洞的应力集中,以较小的成本获得含孔洞缺陷模型的应力分布。该算法为临床植入体优化设计及疲劳分析提供有限元结果。

关键词： 3D打印微孔洞映射算法有限元方法植入体

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探访历史古县的民间文物保护之路 B02

闽东日报

作者：茹捷陈清岳怀俊

文物多属于“不可再生资源”。作为早在西晋时期域内就已设县的霞浦（当时称温麻县），具有丰富的文化底蕴和众多的民间文物。如何在发展经济快速的同时，维护好这些“民间瑰宝”？霞浦县从政府到民间正共同努力着，全力解决着文物保护...

文物多属于“不可再生资源”。作为早在西晋时期域内就已设县的霞浦（当时称温麻县），具有丰富的文化底蕴和众多的民间文物。如何在发展经济快速的同时，维护好这些“民间瑰宝”？霞浦县从政府到民间正共同努力着，全力解决着文物保护中的“新与旧”“保护与发展”所带来的矛?

关键词：

来源： cnki报纸评论

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3D打印髋关节植入体疲劳性能的拓扑优化

医用生物力学 2019年第A1期34卷 70-70页

作者：岳怀俊蒋文涛徐凯仁四川大学生物力学省重点实验室

背景 3D打印钛合金存在数量极大的微孔缺陷及组织缺陷,使得结构疲劳寿命极大降低,同时由于假体与股骨的弹性模量不匹配会产生应力遮挡诱发骨溶解,相应部位假体缺乏骨支撑会增大柄中应力,极易产生疲劳失效。目的为保证假体疲劳寿命同时... 详细信息

背景 3D打印钛合金存在数量极大的微孔缺陷及组织缺陷,使得结构疲劳寿命极大降低,同时由于假体与股骨的弹性模量不匹配会产生应力遮挡诱发骨溶解,相应部位假体缺乏骨支撑会增大柄中应力,极易产生疲劳失效。目的为保证假体疲劳寿命同时减小应力遮挡效应,建立股骨-假体系统模型对假体柄进行结构优化设计。方法建立某型号髋关节假体三维模型,与逆向工程软件mimics建立的股骨模型进行布尔运算,获得用于计算的股骨-假体系统。采用各向同性材料惩罚模型(SIMP),选取走路和爬楼梯两个工况下的最大载荷,在不同接触属性下结合实验所得3D打印钛合金S-N曲线,以疲劳寿命为约束,体积最小为目标进行优化,得到表征材料分布的密度云图。依据计算结果进行三维重建,获得新的假体构型,并在优化构型的基础上进行静力和疲劳寿命分析。结果优化结果为近端开孔的假体构型,同时由于外载荷的不对称性,近端为非对称开孔,假体疲劳性能随着孔径的增大而降低,应力遮挡随着孔径的增加而减小。结论假体近端开孔能够降低假体刚度,在远端固定较强时增加近端股骨的相互作用,从而减小应力遮挡,开孔后远端最大应力降低,有利于假体疲劳性能的提高,但远端固定效应不会随着孔径增加而减小。

关键词：应力遮挡髋关节植入体疲劳性能拓扑优化

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3D打印钛合金植入体疲劳性能的拓扑优化

3D打印钛合金植入体疲劳性能的拓扑优化

第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学...

作者：岳怀俊蒋文涛万志鹏徐凯仁周志宏四川大学力学科学与工程系四川大学生物力学工程实验室

目的髋关节置换已广泛用于临床,由于假体与股骨的弹性模量不匹配产生的应力遮挡诱发骨溶解,假体缺乏骨支撑会增大柄中应力进而导致疲劳失效。为减小应力遮挡提高假体疲劳寿命,建立股骨-假体系统模型进行结构优化设计。方法采用某型号...

目的髋关节置换已广泛用于临床,由于假体与股骨的弹性模量不匹配产生的应力遮挡诱发骨溶解,假体缺乏骨支撑会增大柄中应力进而导致疲劳失效。为减小应力遮挡提高假体疲劳寿命,建立股骨-假体系统模型进行结构优化设计。方法采用某型号髋关节假体,与逆向工程软件Mimics建立的股骨模型进行布尔运算,获得最终用于计算的股骨-假体系统。优化算法采用各向同性材料惩罚模型(SIMP),选取走路和爬楼梯两个工况下的最大载荷,在不同接触属性下结合实验所得3D打印钛合金S-N曲线,以疲劳寿命为约束,体积最小为目标进行计算,得

关键词：

来源： cnki会议评论

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质子交换膜燃料电池性能优化控制

中国电机工程学报 2024年第1期44卷 395-406,I0033页

作者：胡杰徐泽俊岳肖李昊袁春宾洋重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆市巴南区400054 重庆交通职业学院重庆市江津区402260

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理,是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构,以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理... 详细信息

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理,是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构,以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理基础上,首先搭建耦合热管理子系统的PEMFC非线性仿真模型,进一步将其简化处理得到用于控制的线性模型;在此基础上,设计基于卡尔曼滤波的状态观测器,以实现对状态和不可测量扰动的估计,从而消除模型稳态误差;随后设计目标计算器,以净输出功率跟踪误差最小化和系统效率最大化为目标,对PEMFC系统工作状态进行优化;进而基于线性控制模型,设计无偏显式模型预测控制(offset-free explicit model predictive control,offset-free EMPC),对优化工作状态进行跟踪控制;最后,搭建一个软件在环(softwareintheloop,Si L)测试平台,通过与传统MPC控制策略的仿真结果对比可得,无偏EMPC控制策略可以显著将净输出功率的平均跟踪误差绝对值从344.29W减小到82.19W,系统效率从40.32%提升到46.56%,算法平均单步计算耗时从26ms降低到11.8ms,并且可以约束PEMFC系统运行在稳定和安全的工况。

关键词：质子交换膜燃料电池系统热管理净输出功率跟踪效率最优化无偏显式模型预测控制