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SiCp/A356搅拌制备与挤压铸造成形的研究

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SiCp/A356搅拌制备与挤压铸造成形的研究

作者：董普云华南理工大学

学位级别：硕士

传统的砂型铸造和重力铸造成形的SiC颗粒增强铝基复合材料铸件，一般需要后序机加工，而SiC颗粒的存在给机加工带来了较大的困难，严重损害刀具寿命。因此，实现复合材料近净成形成为一种必然趋势。挤压铸造结合了铸造和锻造工艺的特点... 详细信息

传统的砂型铸造和重力铸造成形的SiC颗粒增强铝基复合材料铸件，一般需要后序机加工，而SiC颗粒的存在给机加工带来了较大的困难，严重损害刀具寿命。因此，实现复合材料近净成形成为一种必然趋势。挤压铸造结合了铸造和锻造工艺的特点，成形铸件加工余量小。因此，本文进行了SiCp/A356直接和间接挤压铸造成形技术的研究。首先根据机械搅拌的原理进行了复合材料搅拌铸造设备的设计与制作，在实验基础上，对复合材料熔体质量的影响因素进行了分析和讨论，确定了复合材料半固态-液态搅拌制备方法及其合理的工艺参数。微观组织分析表明，半固态搅拌后，SiC颗粒呈现团聚态，大量的颗粒聚集在孔洞的周围;液态搅拌后能够显著改善SiC颗粒的分布，颗粒呈现出均匀分布。采用直接挤压铸造法进行了不同挤压力下A356-10μmSiCp和A356-150μmSiCp的成形试验。微观组织分析表明，在重力铸造下，存在SiC颗粒依附于气孔团聚的现象，但随着挤压力的增加，颗粒依附于孔洞存在的现象消除。SiCp/A356的孔隙率随着挤压力的增加而降低。由于挤压力的增加使得微观组织细化及颗粒与基体之间的界面结合力强化，SiCp/A356抗拉强度、硬度和伸长率均随着挤压力的增加而增大。拉伸断口SEM分析显示，铸态复合材料试样为脆性断裂;随着挤压力的增加，T6态A356-10μmSiCp趋向于韧性断裂，而A356-150μmSiCp趋向于韧性和脆性断裂的混合模式。对比不同尺寸颗粒增强的复合材料结果表明，T6热处理后，A356-10μmSiCp抗拉强度和硬度明显低于同挤压力下的A356-150μmSiCp;但其伸长率显著高于后者。与铝合金挤压铸造相比，在挤压力超过50MPa后SiCp/A356拉伸性能仍有一定的提高，因此，制备出高性能复合材料铸件需要更大的挤压力或比压。设计了正方螺旋形铸件间接挤压铸造模具，并采用A356-50μmSiCp进行了不同压射速度下成形的研究。研究发现，0.08m/s压射速度下，复合材料熔体的充型能力较差，出现浇不足的铸件;而0.16m/s压射速度下，熔体充型能力显著提高，有利于获得形状完整的复合材料铸件。铸件颗粒分布特征与组织性能分析结果表明，在0.16m/s压射速度下，铸件中不同部位SiC颗粒的分布特征较为复杂，SiC颗粒数量是决定铸件抗拉强度和硬度的主要因素;在0.08m/s压射速度下，不同部位的SiC颗粒体积分数，随着流动长度的增加而逐渐增大，此时SiC颗粒数量不再是影响抗拉强度的主要因素，抗拉强度由密度和收缩缺陷所决定。

关键词： SiCp/A356 机械搅拌挤压铸造力学性能颗粒分布

A356/SiC_p垂直向上吸铸增强颗粒的流动与分布

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中国有色金属学报 2013年第1期23卷 91-98页

作者：孙凤振赵海东赵宇董普云陈飞帆华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640

采用搅拌铸造法制备A356/10%SiCp(100μm)垂直向上吸铸件,采用显微数字图像分析系统定量分析铸件不同位置SiC颗粒的含量。基于欧拉-拉格朗日方法,建立颗粒增强铝基复合材料充型过程的数学模型,完成了实验铸件复合材料流动与SiC颗粒分布... 详细信息

采用搅拌铸造法制备A356/10%SiCp(100μm)垂直向上吸铸件,采用显微数字图像分析系统定量分析铸件不同位置SiC颗粒的含量。基于欧拉-拉格朗日方法,建立颗粒增强铝基复合材料充型过程的数学模型,完成了实验铸件复合材料流动与SiC颗粒分布的模拟。对模拟和实验结果进行比较和验证分析。结果表明,在充型开始部位型壁附近出现SiC颗粒富集层;随着充型距离的增加,SiC颗粒向铸件型腔中心运动,在铸件前端中心部位SiC颗粒含量稍高;沿充型方向,铸件中SiC颗粒含量降低。

关键词： A356/SiCp 充型过程颗粒分布数值模拟

A356-5SiC_p和A356吸铸温度变化的对比分析

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特种铸造及有色合金 2011年第8期31卷 753-756页

作者：赵宇赵海东董普云华南理工大学机械与汽车工程学院

对体积分数为5%的SiC颗粒增强的A356复合材料和A356合金分别进行吸铸试验,测量熔体充型与凝固过程中铸件和铸型的温度,讨论了SiCp/A356复合材料与A356合金的铸件和铸型的温度变化规律。结果表明,SiCp的加入使SiCp/A356复合材料凝固前温... 详细信息

对体积分数为5%的SiC颗粒增强的A356复合材料和A356合金分别进行吸铸试验,测量熔体充型与凝固过程中铸件和铸型的温度,讨论了SiCp/A356复合材料与A356合金的铸件和铸型的温度变化规律。结果表明,SiCp的加入使SiCp/A356复合材料凝固前温度下降速度增大,凝固后的温度下降速度减小;同时由于潜热不同,SiCp/A356复合材料结晶温度低于A356合金。

关键词： SiC_p/A356 温度吸铸凝固

不同凝固压力条件下A356-10%SiC复合材料的微观组织及性能(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013年第8期23卷 2222-2228页

作者：董普云赵海东陈飞帆李俊文华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640

通过搅拌法制备A356-10%10SiC复合材料,并分别在0.1(重力条件)、25、50和75 MPa压力条件下进行该复合材料的直接挤压铸造成形,研究了铸态和T6热处理后复合材料的微观组织及力学性能。结果表明:随着挤压力的增大,铸件的增强颗粒孔洞团簇... 详细信息

通过搅拌法制备A356-10%10SiC复合材料,并分别在0.1(重力条件)、25、50和75 MPa压力条件下进行该复合材料的直接挤压铸造成形,研究了铸态和T6热处理后复合材料的微观组织及力学性能。结果表明:随着挤压力的增大,铸件的增强颗粒孔洞团簇缺陷减少,并改善了增强颗粒与基体间的结合强度,拉伸强度、硬度和热膨胀系数增加。与铸态复合材料相比,T6热处理后复合材料的抗拉强度和硬度增大而热膨胀系数减小;在重力条件下凝固的复合材料断口处存在增强颗粒孔洞团簇缺陷,而在挤压力下凝固的复合材料断口未观察到该缺陷,断口特征表明两者存在不同的断裂机制。

关键词：金属基复合材料挤压铸造微观组织力学性能

Simulation of mold filling and prediction of gas entrapment on practical high pressure die castings

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2010年第11期20卷 2064-2070页

作者：赵海东白砚飞欧阳晓贤董普云 State Engineering Research Center for Metallic Materials Net-shape Forming South China University of Technology

Element parameters including volume filled ratio,surface dimensionless distance,and surface filled ratio for DFDM(direct finite difference method)were proposed to describe shape and location of free surfaces in casting mold filling processes.A mathematical model of the filling process was proposed specially considering the mass,momentum and heat transfer in the vicinity of free ***,a method for gas entrapment was established by tracking flow of entrapped *** model and method were applied to practical ADC1 high pressure die *** gas entrapment prediction was compared with the fraction and maximum size of porosities in the different casting *** comparison shows validity of the proposed model and *** study indicates that final porosities in high pressure die castings are dependent on both gas entrapment during mold filling process and pressure transfer within solidification period.

关键词：铸件充型高压预测滞留气体模拟表面形状数学模型

基于驾驶员脑电信号的平原区四车道公路禁令和警告标志优化设置

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公路交通科技 2024年第2期41卷 182-190页

作者：任董普刘怡美索传政蓝清史磊河北水利电力学院河北沧州061001 河北省高校交通基础设施数智化应用技术研发中心河北沧州061001 河北省高速公路京雄筹建处河北保定071700 北京中交睿达科技有限公司北京100070 河北高速公路集团有限公司河北石家庄050035

为探究平原区4车道公路各类交通禁令和警告标志的设置效果,通过现场试验采集驾驶员脑电信号数据,对脑电信号电位、时频、地形图、功率及其衍生指标等进行了综合分析,研究驾驶员在观察不同类型交通禁令和警告标志时的脑电特征,实现了对... 详细信息

为探究平原区4车道公路各类交通禁令和警告标志的设置效果,通过现场试验采集驾驶员脑电信号数据,对脑电信号电位、时频、地形图、功率及其衍生指标等进行了综合分析,研究驾驶员在观察不同类型交通禁令和警告标志时的脑电特征,实现了对交通标志设置效果的客观评价。结果表明:在试验路段,驾驶员观察交通禁令和警告标志时较静息状态的脑部额叶区电位变化和脑电功率变化均更加显著,脑区激活程度更高,该路段交通禁令和警告标志的设置总体上能够引起驾驶员的警觉;试验路段中十字交叉、限制质量、环形交叉、T形交叉、限速、解除限速6类交通禁令和警告标志在脑电β波相对功率和θ/β功率指标中均有显著性差异,其中限速和解除限速类交通标志β波相对功率较高,θ/β功率指标较低,该类交通标志设置效果较好,能够引起驾驶员较高的注意;限制质量、十字交叉、T形交叉类交通标志β波相对功率较低,θ/β功率指标较高,该类交通标志设置效果较差,不能引起驾驶员足够的注意,其原因可能与驾驶员驾驶习惯和道路环境等因素有关,在对该路段交通禁令和警告标志进行优化时,应重点考虑限制质量、十字交叉、T形交叉这几类标志。研究结果可为同类公路交通禁令和警告标志的优化设置提供参考和借鉴。

关键词：交通工程优化设置现场试验脑电信号禁令和警告标志脑电功率平原区公路

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异构边缘云架构下的多任务卸载算法

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 800-807页

作者：尼俊红臧云华北电力大学(保定)电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003

为在资源有限的终端设备上运行计算密集型与时延敏感型应用,同时降低系统时延和能耗,构建边缘云异构网络模型。本文提出了一种H-PSOGA多任务卸载优化算法,并通过无人机、路边单元、车辆等边缘设备以及边缘云服务器进行多任务计算卸载。... 详细信息

为在资源有限的终端设备上运行计算密集型与时延敏感型应用,同时降低系统时延和能耗,构建边缘云异构网络模型。本文提出了一种H-PSOGA多任务卸载优化算法,并通过无人机、路边单元、车辆等边缘设备以及边缘云服务器进行多任务计算卸载。该算法以先串行再并行的方式将粒子群和遗传算法结合在一起,通过适应度值排序、种群选择、多点交叉、反向变异等操作,利用遗传算法对粒子群进行优选,弥补粒子群算法早熟收敛、陷入局部最优的缺陷。6种标准测试函数的测试分析以及与基线方案进行仿真对比的结果表明:在用户数较多时,混合优化算法的系统平均开销可降低26%~43%,可以有效提高收敛精度。

关键词：移动边缘计算异构网络边缘节点任务卸载粒子群算法遗传算法多目标优化标准测试函数

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基于POD方法的燃料棒模态特征及流致振动响应降阶模型研究

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核动力工程 2024年第4期45卷 142-149页

作者：闵光云姜乃斌中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082

本文搭建了一个快速预测燃料棒模态特征及流致振动响应的降阶模型(ROM)。首先,基于有限元分析软件ANSYS的批处理功能得到不同刚度下燃料棒的模态数据,将模态数据组装成快照矩阵。接着,基于商用数学软件MATLAB和半经验公式批量计算燃料... 详细信息

本文搭建了一个快速预测燃料棒模态特征及流致振动响应的降阶模型(ROM)。首先,基于有限元分析软件ANSYS的批处理功能得到不同刚度下燃料棒的模态数据,将模态数据组装成快照矩阵。接着,基于商用数学软件MATLAB和半经验公式批量计算燃料棒的流致振动响应,将流致振动响应数据组装成快照矩阵。然后,采用本征正交分解(POD)方法将快照矩阵投影到低维空间,并根据特征值大小选出能量占比最高的POD模态。基于选出的POD模态将快照矩阵重构回物理空间,实现了模态和流致振动响应的快速计算。研究发现:对于1阶模态和流致振动响应的重构,刚度越小所需要的POD模态数量越多;对于相同刚度下不同阶模态的重构,模态阶次越高,所需要的POD模态数量越多。本文研究结果对于燃料棒模态特征和流致振动响应的快速计算具有一定的意义。

关键词：本征正交分解(POD)方法燃料棒降阶模型(ROM) 模态特征流致振动响应

A356和A356/5%SiCp凝固过程界面传热系数的研究

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A356和A356/5%SiCp凝固过程界面传热系数的研究