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Q690D高强钢低周疲劳性能及损伤演化规律研究

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工程力学 2024年

作者：宗亮刘衡崔瑶大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室天津大学建筑工程学院

为研究Q690D高强度钢材低周疲劳寿命及损伤演化规律，本文开展Q690D高强钢母材单调拉伸及圆棒试样低周疲劳试验，标定其Manson-Coffin模型参数，并对其低周循环响应特征展开分析。基于连续介质损伤力学，建立了低周疲劳损伤演化模型，... 详细信息

为研究Q690D高强度钢材低周疲劳寿命及损伤演化规律，本文开展Q690D高强钢母材单调拉伸及圆棒试样低周疲劳试验，标定其Manson-Coffin模型参数，并对其低周循环响应特征展开分析。基于连续介质损伤力学，建立了低周疲劳损伤演化模型，并通过编写USDFLD子程序，将所定义损伤变量耦合至有限元软件ABAQUS中，实现钢材试样低周疲劳损伤模拟和寿命预测。在此基础上，结合数值分析结果，讨论了Q690D高强钢在等幅低周载荷作用下的损伤演化及分布规律。最后，通过已有研究中相关钢材低周疲劳试验数据进一步验证了该模型的有效性。结果表明：Q690D高强钢在低周循环荷载作用下表现为循环软化特征；所建立的模型分析结果与试验数据吻合较好，该方法可实现对低周疲劳荷载作用下钢材损伤演化及损伤分布的有效分析。本文研究工作为Q690D低周疲劳寿命研究提供了数据参考，从连续介质损伤力学角度讨论了钢材低周疲劳损伤演化规律，为钢结构低周疲劳损伤分析提供了技术与理论支撑。

关键词： Q690D高强钢低周疲劳损伤演化规律连续介质力学疲劳寿命预测

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基于粒子群算法的压气机可调静叶角度优化

航空动力学报 2024年

作者：金宗亮任兴明中国航发商用航空发动机有限责任公司

为加速多级轴流压气机可调静叶角度优化试验，降低试验成本，提出一种利用数值计算指导试验的方法。将压气机级负荷与设计目标的匹配作为优化方向，基于粒子群算法建立了优化模型，利用少量试验数据作为输入，实现了多级静叶角度同步寻... 详细信息

为加速多级轴流压气机可调静叶角度优化试验，降低试验成本，提出一种利用数值计算指导试验的方法。将压气机级负荷与设计目标的匹配作为优化方向，基于粒子群算法建立了优化模型，利用少量试验数据作为输入，实现了多级静叶角度同步寻优。利用CFD数据代替试验数据进行了模型验证，优化角度下压气机可调级的负荷匹配明显优于初始角度。两台压气机的性能试验结果表明，优化角度下压气机可调级的单级换算流量和单级压比与设计目标的平均偏差均在±0.5%以内，匹配精度高。此外，对于共同工作线附近的状态点，压气机的绝热效率得到了提升。相比于传统的试验方法，利用粒子群优化数值计算指导5级可调静叶的角度优化试验，需要测试的角度组合数量减少约50%。

关键词：可调静叶优化试验级负荷匹配粒子群优化数值计算效率提升

应变时效后Q690D钢材的力学性能与本构模型

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工程力学 2024年

作者：宗亮昝彩旺林冰天津大学建筑工程学院滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 中国建筑股份有限公司技术中心

钢材经应变时效后力学性能会发生改变，对结构安全将产生影响。然而，目前建筑工程领域关于应变时效后高强度钢材力学性能的研究还较少。本文以Q690D高强钢为研究对象，开展应变时效对钢材基本力学性能的影响研究，基于试验数据分析了... 详细信息

钢材经应变时效后力学性能会发生改变，对结构安全将产生影响。然而，目前建筑工程领域关于应变时效后高强度钢材力学性能的研究还较少。本文以Q690D高强钢为研究对象，开展应变时效对钢材基本力学性能的影响研究，基于试验数据分析了应变时效后Q690D钢材基本力学指标，采用两阶段Ramberg-Osgood模型对试验结果进行了拟合，提出了应变时效后钢材力学性能评估公式，对不同应变时效工况后的Q690D钢材本构关系进行了预测。研究结果表明，应变时效后Q690D钢材屈服强度显著提高，延性下降，4%预应变后曲线的应变硬化完全消失；提出的力学性能评估公式能较好预测不同预应变下不同时效后的力学性能；采用两阶段Ramberg-Osgood模型能够准确表征不同预应变（2%～4%）下不同时效（0d～90d）后的Q690D钢材应力应变曲线。研究成果可为应变时效后高强度钢材的力学性能评估和回收利用提供有益参考。

关键词： Q690D高强钢应变时效力学性能单调拉伸本构模型

3D NAND闪存中TiN与氧化表面F吸附作用的第一性原理研究

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物理学报 2024年第12期73卷 385-392页

作者：方语萱杨益夏志良霍宗亮中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京101408 长江存储科技有限责任公司武汉430071 长江先进存储产业创新中心有限责任公司武汉430014

随着3D NAND技术的发展,存储阵列工艺的堆叠层数越来越高,后栅工艺中金属钨(W)栅字线(WL)层填充的工艺也面临越来越严峻的挑战.钨栅沉积工艺中的主要挑战在于氟攻击问题,钨栅填充时产生的空洞导致了含氟(F)副产物的积聚,并在后续高温制... 详细信息

随着3D NAND技术的发展,存储阵列工艺的堆叠层数越来越高,后栅工艺中金属钨(W)栅字线(WL)层填充的工艺也面临越来越严峻的挑战.钨栅沉积工艺中的主要挑战在于氟攻击问题,钨栅填充时产生的空洞导致了含氟(F)副产物的积聚,并在后续高温制程的激发下,扩散侵蚀其周边氧化物层,致使字线漏电,严重影响器件的良率及可靠性.为改善氟攻击问题,通常在钨栅沉积之前再沉积一层薄的氮化钛作为阻挡层.然而在对栅极叠层组分分析中发现,F元素聚集在TiN薄膜表面,并且难以通过退火排出.本文采用第一性原理计算,研究了TiN薄膜表面吸附含F物种的情况,提出TiN的表面氧化能加剧对含F物种的吸附作用,仿真结果指导了栅极工艺过程的优化方向.基于第一性原理计算结果,提出氨气吹扫表面处理方法,有效改善了3D NAND中的氟攻击问题,将字线漏电率降低25%,晶圆翘曲度降低43%.

关键词： 3D NAND闪存氟攻击问题第一性原理

低碳钢及其不锈钢复合钢材低周疲劳行为的对比研究

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工程力学 2024年第11期41卷 79-87页

作者：廖小伟潘之钊班慧勇宗亮孙博浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023 清华大学土木工程系北京100084 天津大学建筑工程学院天津300350

不锈钢复合钢材在土木工程结构中得到了越来越多的关注和应用,但是其在循环荷载作用下的力学行为还缺乏足够的认识。通过单轴拉伸试验和不同应变幅条件下的对称应变控制加载低周疲劳试验,对比研究了2 mm+10 mm热轧304+Q235B不锈钢复合... 详细信息

不锈钢复合钢材在土木工程结构中得到了越来越多的关注和应用,但是其在循环荷载作用下的力学行为还缺乏足够的认识。通过单轴拉伸试验和不同应变幅条件下的对称应变控制加载低周疲劳试验,对比研究了2 mm+10 mm热轧304+Q235B不锈钢复合钢材及其基层Q235B碳钢钢材的循环弹-塑性特性和低周疲劳寿命;结合数值模拟得到的疲劳试件截面应力分布,分析了复合钢材低周疲劳失效模式的力学机理。结果表明,在拉伸和循环荷载下,复层304不锈钢与基层Q235B碳钢之间均没有出现界面剥离现象;复合钢材及Q235B碳钢均表现出与加载应变幅正相关的循环硬化行为,且前者的循环应力响应大于后者;复合钢材的低周疲劳初始裂纹均出现在Q235B碳钢侧,这是由于复层不锈钢和基层碳钢不同的拉应力状态和塑性变形能力共同造成的,但是复合钢材与Q235B碳钢的低周疲劳寿命未表现出明显的区别。该批次304+Q235B不锈钢复合钢材具有良好的低周疲劳性能,可代替Q235B碳钢用于对腐蚀防护性能具有较高要求的工程构件中。

关键词：不锈钢复合钢材低周疲劳循环硬化单轴拉伸开裂机理

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