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基于铆钉动态模型的民机侧壁板抗鸟撞研究

应用力学学报 2024年

作者：陈晓峰朱小龙龙舒畅汪远张晓刚上海飞机设计研究院华南理工大学土木与交通学院成都飞机工业(集团)有限责任公司

为了研究民机侧壁板结构抗鸟撞性能，基于Abaqus建立了航空铆钉动态弹塑性损伤模型，并通过模拟铆钉动态加载试验、民机侧壁板鸟撞试验和仿真分析，研究了铆钉紧固件动态模型的准确性和民机侧壁板的鸟撞动态响应。结果表明：民机侧壁板... 详细信息

为了研究民机侧壁板结构抗鸟撞性能，基于Abaqus建立了航空铆钉动态弹塑性损伤模型，并通过模拟铆钉动态加载试验、民机侧壁板鸟撞试验和仿真分析，研究了铆钉紧固件动态模型的准确性和民机侧壁板的鸟撞动态响应。结果表明：民机侧壁板结构鸟撞冲击下主要表现为铆钉紧固件的大量破坏导致加强肋脱离。结构纵框、加强肋和蒙皮均未出现撕裂破坏。基于Abaqus的铆钉动态弹塑性损伤模型能够很好的描述其动态加载下的应变率强化效应，能够较为准确的模拟拉剪耦合加载下的损伤破坏行为，并且应用该模型能够准确模拟鸟撞冲击下铆钉紧固件的失效形式，从而获得与试验较为一致的应变结果；可见该铆钉模型能够为民机结构抗鸟撞问题研究提供基于Abaqus的铆钉紧固件建模方法。

关键词：航空铆钉动态模型民机侧壁板鸟撞

埃洛石-二氧化锆改性聚磷腈橡胶基复合材料高温烧蚀行为和原位陶瓷化反应

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固体火箭技术 2024年第3期47卷 379-387页

作者：常凯王明超秦岩王江陈雯任雯君汪远蔺自斌武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 湖北航天化学技术研究所襄阳441003

聚磷腈橡胶(PDPP)具有优异的阻燃性、热稳定性和高残炭率,是一种潜在的制备耐烧蚀绝热层的橡胶基体。为提高PDPP复合材料的耐烧蚀性,以埃洛石(HAL)和二氧化锆(ZrO_(2))为陶瓷化填料制备了HAL-ZrO_(2)-PDPP基复合材料,研究了这种混合陶... 详细信息

聚磷腈橡胶(PDPP)具有优异的阻燃性、热稳定性和高残炭率,是一种潜在的制备耐烧蚀绝热层的橡胶基体。为提高PDPP复合材料的耐烧蚀性,以埃洛石(HAL)和二氧化锆(ZrO_(2))为陶瓷化填料制备了HAL-ZrO_(2)-PDPP基复合材料,研究了这种混合陶瓷化体系对复合材料力学性能、热稳定性和烧蚀性能的影响。结果表明,HAL和ZrO_(2)陶瓷化填料对PDPP复合材料的拉伸力学性能和热稳定性无明显影响;含5 phr HAL和15 phr ZrO_(2)的PDPP复合材料拉伸强度为4.57 MPa,断裂伸长率为104.4%,经氧乙炔烧蚀后的线烧蚀率为0.060 mm/s,相较于单独使用HAL和ZrO_(2)分别提高了43.4%和33.2%。XPD和XPS结果表明,PDPP橡胶基体热解后的残炭分别与SiO_(2)和ZrO_(2)发生了生成SiC和ZrC的原位陶瓷化反应。在烧蚀过程中,低熔点陶瓷化填料熔融将基体热解形成的炭层与高熔点陶瓷粘结,使之成为含陶瓷-玻璃-热解炭复相结构的致密且具有一定强度的类陶瓷层,对提高复合材料的耐烧蚀性有积极作用。

关键词：绝热材料聚磷腈橡胶陶瓷化填料耐烧蚀性能埃洛石二氧化锆

可陶瓷化EPDM绝热材料的烧蚀特性及陶瓷化机理

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固体火箭技术 2024年第3期47卷 388-396页

作者：蔺自斌王明超汪远何永祝常凯任雯君航天化学能源全国重点实验室襄阳441003 湖北航天化学技术研究所襄阳441003 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

绝热层中炭化层的特性与其耐烧蚀性能紧密相关。通过对可陶瓷化三元乙丙(EPDM)绝热材料氧乙炔烧蚀特性和成分进行表征分析,得到了线烧蚀率与炭化层不同参数之间的相关性,分析了类陶瓷炭化层的形成机理。结果表明,当可陶瓷化硅树脂填料... 详细信息

绝热层中炭化层的特性与其耐烧蚀性能紧密相关。通过对可陶瓷化三元乙丙(EPDM)绝热材料氧乙炔烧蚀特性和成分进行表征分析,得到了线烧蚀率与炭化层不同参数之间的相关性,分析了类陶瓷炭化层的形成机理。结果表明,当可陶瓷化硅树脂填料含量在35~40 phr时,炭化层结构更致密,硬度更高,孔隙率更小,陶瓷产物更多,有效提高了EPDM绝热层的耐烧蚀性能;线烧蚀率与炭化层的结构与成分之间存在强相关性;类陶瓷炭化层结构的形成主要分为高分子聚合物的热分解、小分子物质的化学气相沉积、烧蚀表面SiC的原位生成和熔融SiO_(2)在炭化层中的填充粘结四个阶段,最终形成一种Si—O—C的复相陶瓷结构。

关键词：绝热层 EPDM 陶瓷化炭化层烧蚀特性

基于“结构与功能”的小学科学教学——以《身体的运动》为例

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湖北教育(科学课) 2024年第1期 77-80页

作者：汪远浙江省温岭市城南镇中心小学浙江省温岭市城南镇中心小学

科学课程标准从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个方面提出了科学课程核心素养，并设置了13个学科核心概念和4个跨学科概念。跨学科概念“结构与功能”作为科学课程的发展性目标，横跨了物质科学领域、生命科学领域、地球与...

科学课程标准从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个方面提出了科学课程核心素养，并设置了13个学科核心概念和4个跨学科概念。跨学科概念“结构与功能”作为科学课程的发展性目标，横跨了物质科学领域、生命科学领域、地球与宇宙科学领域、技术与工程领域。我们只有厘清教材中所包含的跨学科概念，才能将其落实在教学中。《身体的运动》一课的内容属于核心概念“生命系统的构成层次”，又涉及“系统与模型”“结构与功能”两个跨学科概念，本文主要聚焦“结构与功能”。

关键词：

铝/钢异种金属激光熔钎焊搭接接头界面调控研究

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铝/钢异种金属激光熔钎焊搭接接头界面调控研究

作者：汪远西南交通大学

学位级别：硕士

节能减排是当今社会发展的趋势,在汽车领域,用铝合金代替部分钢材,形成铝/钢复合车体结构,降低结构件的重量、减少成本,符合节能环保的要求。然而,铝和钢的热物理性能差异明显,焊接加热过程中,在界面易生成大量的不均匀分布且厚度过大... 详细信息

节能减排是当今社会发展的趋势,在汽车领域,用铝合金代替部分钢材,形成铝/钢复合车体结构,降低结构件的重量、减少成本,符合节能环保的要求。然而,铝和钢的热物理性能差异明显,焊接加热过程中,在界面易生成大量的不均匀分布且厚度过大的脆性金属间化合物(IMCs),严重弱化接头的力学性能,导致铝/钢焊接接头达不到工业应用要求。本文通过激光熔钎焊焊接了2 mm厚6061铝合金/304不锈钢搭接接头,基于固定激光焊接接头成型优化,引入旋转激光对IMCs进行均匀化调控,并加入Cu元素控制焊接过程中Fe元素的扩散,从而减少界面Fe-Al IMCs生长所需的Fe原子,抑制脆性IMCs的生成,提高接头性能。以接头润湿铺展性能、拉伸性能及焊缝成型作为评定标准,获得了对热源能量分布影响较大的四个焊接参数基本工艺区间。分析了不同焊接线能量下铝/钢搭接接头界面微观结构演变规律。结果表明,铝/钢激光熔钎焊接头中主要出现了η相与θ相两种IMCs,焊接线能量较大时,界面IMCs较厚,硬脆层状η相过厚,并在层状η相位置产生了裂纹;焊接线能量较小时,界面IMCs较薄,但是此时在焊趾根部区域IMCs厚度小于1μm,使此处未形成铝钢可靠连接;焊接线能量为554 J/mm时界面处不存在裂纹等缺陷,接头拉伸性能最好,线载荷为243 N/mm。针对铝/钢激光熔钎焊界面IMCs层厚度及相组成不均匀的问题,引入旋转激光进行IMCs均匀化调控,采用有限元模拟计算了铝/钢界面的温度场。研究结果表明界面层厚度及相成分分布不均匀主要是由界面不同区域峰值温度存在差异造成的。激光旋转直径的增加会导致界面温度及液态铝合金存在时间减小,使得界面反应速率与时间减小,从而减小界面IMCs厚度;界面峰值温度差异的减小可以使界面层厚度分布均匀,界面不同区域温度均大于η相的生成温度可使得界面相成分均匀。在激光旋转直径为1.0 mm时,界面温度差值降低,界面不同区域温度均在η相生成范围,因此获得了厚度差异较小且及相成分一致的界面层,接头断裂线载荷提高到273N/mm,比激光固定焊接的断裂线载荷高12.35%。为了减少硬脆Fe-Al IMCs的生成,本文在铝/钢界面加入铜箔进行元素调控。结合界面微观形貌、元素分布及界面显微硬度,发现Cu元素的加入减少了界面处Fe元素的聚集,使界面层厚度减小,界面层均为薄层状θ-Al(Fe,Cu)相,Cu元素固溶于IMCs中降低了界面层的硬度。计算了Al-Fe-Cu三元体系元素化学势及系统吉布斯自由能,阐明了Cu元素对界面元素扩散及IMCs生长的调控机理。发现Fe元素在Cu浓度较大的区域化学势更高,因此促进Fe原子向铝合金熔池扩散,减少了界面处Fe原子的聚集,界面Fe-Al IMCs生成减少,旋转激光焊接铜中间层厚度为10μm时接头线载荷提高至297 N/mm,较固定激光铝/钢激光熔钎焊接头线载荷提高了22.22%。

关键词：铝/钢异种金属焊接激光熔钎焊界面层均匀化调控数值模拟界面层微观形貌热力学计算

猪去氧胆酸对脂肪变性肝细胞活性的影响及其机制

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临床肝胆病杂志 2024年第2期40卷 292-297页

作者：汪远远邹艳刘朝霞阳学风南华大学附属南华医院消化内科湖南衡阳421002 南华大学附属南华医院手足外科湖南衡阳421002 湖南省代谢相关脂肪性肝病临床研究中心湖南衡阳421002

目的探讨猪去氧胆酸(HDCA)在代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)发展中的作用及机制,为进一步阐明MAFLD的发病机制提供新的理论依据。方法L02肝细胞作为实验细胞,利用棕榈酸诱导L02细胞发生脂肪变性。采用FXR siRNA干扰链技术,构建FXR低表达的... 详细信息

目的探讨猪去氧胆酸(HDCA)在代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)发展中的作用及机制,为进一步阐明MAFLD的发病机制提供新的理论依据。方法L02肝细胞作为实验细胞,利用棕榈酸诱导L02细胞发生脂肪变性。采用FXR siRNA干扰链技术,构建FXR低表达的肝细胞株。CCK8实验检测HDCA在不同浓度(0、100、200、300、400μmol/L)和时间(12、24、36、48 h)对L02脂肪变性肝细胞的影响。通过qRT-PCR检测法尼醇X受体(FXR)、增殖细胞核抗原(PCNA)、周期蛋白D1(Cyclin D1)、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)和蛋白激酶B(AKT)mRNA表达;Western Blot检测FXR、Cyclin D1、PCNA、PI3K、pPI3K、AKT和p-AKT蛋白表达。计量资料服从正态分布且方差齐时多组间比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用Tukey HSD检验;服从正态分布但方差不齐时采用Welch方差分析,进一步两两比较采用Games-Howell检验。两组间比较采用成组t检验。结果CCK8检测结果显示,300μmol/L HDCA处理的L02细胞和脂肪变性肝细胞活性明显下降(P值均<0.05);qRT-PCR检测结果显示,FXR mRNA表达增强,PCNA、Cyclin D1、PI3K、AKT的mRNA表达下降,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。Western Blot检测结果显示,FXR蛋白表达明显上升(P<0.05);干扰L02细胞FXR的表达后,PCNA、PI3K、p-PI3K、AKT和p-AKT的蛋白表达均明显增加(P值均<0.05)。结论HDCA通过上调FXR表达抑制PI3K/AKT信号通路,从而造成脂肪变性肝细胞活性下降。

关键词：代谢相关脂肪性肝病猪去氧胆酸法尼醇X受体

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静电纺丝法构筑过硫酸盐催化剂及其性能研究

静电纺丝法构筑过硫酸盐催化剂及其性能研究

作者：汪远长春理工大学

学位级别：硕士

水是人类生存和社会发展必不可少的物质要素之一。水资源问题对人类的生存构成了严重威胁,同时印染废水的排放,又加剧了淡水资源短缺。近年来,过硫酸盐高级氧化法已被用于降解废水中的有机污染物,钙钛矿由于具有成本较低、制备简便且稳... 详细信息

水是人类生存和社会发展必不可少的物质要素之一。水资源问题对人类的生存构成了严重威胁,同时印染废水的排放,又加剧了淡水资源短缺。近年来,过硫酸盐高级氧化法已被用于降解废水中的有机污染物,钙钛矿由于具有成本较低、制备简便且稳定性好等一系列优点,已被广泛应用于过硫酸盐的催化活化。在本论文中,我们通过静电纺丝技术制备催化剂前驱体,经高温退火合成了具有氧空位的钙钛矿型催化剂,并探究了制备的催化剂活化单过硫酸盐(PMS)的性能。(1)我们以金属硝酸盐及聚吡咯烷酮(PVP)通过静电纺丝法制备了催化剂前驱体,经高温退火形成Single perovskite(SP)型La Co O和异质结构La Co O/LaO催化剂,并将其用于活化PMS对罗丹明B(Rh B)的降解。异质结构La Co O/LaO催化剂对Rh B的催化降解率优于SP型La Co O催化剂,对Rh B的降解包含了自由基途径和非自由基途径;(2)同样结合静电纺丝法和退火工艺制备了Ruddlesden-Popper(RP)型层状钙钛矿LaCu O和Co掺杂LaCuCoO钙钛矿型催化剂,Co的掺杂有助于增加催化剂中的氧空位含量,促进Co/Co和Cu/Cu的快速转化,进而提高LaCuCoO对Rh B降解效率;SO·和O共同参与了Rh B的降解,其中O是LaCuCoO/PMS体系中主要的活性物质,Rh B的高效降解是自由基途径和非自由基途径参与的且非自由基途径主导的过程。所制备的RP型钙钛矿催化剂的污染物降解性能随着反应温度、催化剂用量和PMS浓度的增加而提高,适用于更宽的p H范围(4.0-8.5)。此外HCO、CO和HPO的存在抑制LaCuCoO催化剂对Rh B的降解,而Cl和SO基本无影响。综上所述,我们利用静电纺丝法制备前驱体经高温退火合成的钙钛矿催化剂可用作活化PMS的高活性非均相催化剂,并且适用于常规印染废水的处理。

关键词：过硫酸盐高级氧化技术钙钛矿型催化剂印染废水处理非自由基途径

民用飞机机身复材-金属壁板混合连接结构的试验与分析

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应用力学学报 2023年第4期40卷 761-768页

作者：韩建汪远梁珩李卫平上海飞机设计研究院上海200120

民用飞机复材壁板与金属壁板的连接是机身结构设计的重要研究内容,如何将复材帽形长桁和金属Z形/2形长桁连接是研究的重点和难点。本研究提出了一种新型混合连接结构,同时考虑了预埋缺陷和BVID损伤对试验件的影响。通过试验、数值仿真... 详细信息

民用飞机复材壁板与金属壁板的连接是机身结构设计的重要研究内容,如何将复材帽形长桁和金属Z形/2形长桁连接是研究的重点和难点。本研究提出了一种新型混合连接结构,同时考虑了预埋缺陷和BVID损伤对试验件的影响。通过试验、数值仿真等分析方法研究了混合连接结构的静强度特性,详细分析了试验件的受力情况、失效模式以及破坏位置,很好的解决了复材帽形长桁和金属Z形/2形长桁连接载荷传递问题。研究结果表明:该混合连接结构满足民用飞机结构与强度的设计要求,预埋缺陷和BVID损伤对试验件的破坏载荷和破坏模式无影响。以上研究结果为型号飞机的研制和发展提供重要的指导作用。

关键词：混合连接复材壁板连接分析

激光电弧热源复合模式对301L不锈钢焊接接头性能的弱化机制

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焊接学报 2022年第9期43卷 56-61,I0006页

作者：杨涛汪远庄园杨瑞欣曾俊谚李桓玉西南交通大学成都610031 成都四威高科技产业园有限公司成都610097

激光电弧复合焊在传统的激光填丝焊基础上加入了电弧形成复合热源,导致电弧区产生热量积累,造成焊缝晶粒粗大,并弱化了焊接接头的强度和断后伸长率,促使焊接结构的服役安全性能大幅降低.通过建立三维熔池温度模型及力学性能分析阐明了... 详细信息

激光电弧复合焊在传统的激光填丝焊基础上加入了电弧形成复合热源,导致电弧区产生热量积累,造成焊缝晶粒粗大,并弱化了焊接接头的强度和断后伸长率,促使焊接结构的服役安全性能大幅降低.通过建立三维熔池温度模型及力学性能分析阐明了激光与电弧协同热作用对焊接接头强度和断后伸长率的影响规律.结合焊缝的晶粒尺寸、晶界取向差分布、织构强度从微观晶体学角度揭示了焊接接头强度和断后伸长率的弱化机制.结果表明,电弧介入促使复合热源产生热积累,降低熔池温度梯度,强化了晶粒的择优取向生长及织构强度,导致接头各向异性,从而使焊接接头的断后伸长率降低2%.较低的温度梯度会延长熔池冷却时间,促使晶粒长大和大角度晶界减少,不利于阻碍位错滑移,导致焊接接头平均屈服强度降低35 MPa,极限抗拉强度降低66 MPa.并且随着焊接电流的升高,熔池高温停留时间延长,接头晶粒及织构强度增大,接头强度和断后伸长率继续降低.

关键词： 301L不锈钢激光-电弧复合焊接三维热源模型微观晶体学