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(Al35Ti15Cu10Mn20Cr20)p/2024Al复合材料的组织及静、动态压缩性能研究

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(Al35Ti15Cu10Mn20Cr20)p/2024Al复合材料的组织及静、动态压缩性...

作者：金小强华南理工大学

学位级别：硕士

颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨性好等特性,在航空航天、汽车等领域应用广泛。高熵合金具有高强、高硬及热稳定性好等特点,且与铝合金具有良好的润湿性,适合作为铝合金的增强相。近年来,高熵合金颗粒增强铝基复合材... 详细信息

颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨性好等特性,在航空航天、汽车等领域应用广泛。高熵合金具有高强、高硬及热稳定性好等特点,且与铝合金具有良好的润湿性,适合作为铝合金的增强相。近年来,高熵合金颗粒增强铝基复合材料的研究主要涉及高熵合金体系的设计、制备成形工艺、组织与界面特征分析以及静载荷下的力学性能等方面。然而,目前对该材料在动载荷冲击下的力学行为及损伤机理关注较少,且材料在实际应用中经常受到冲击载荷的作用。因此,有必要开展此方面的研究,为该类材料的工程化应用提供理论指导。本文选用轻质高强的AlTiCuMnCr高熵合金颗粒作为2024Al的增强相,通过球磨混粉+放电等离子烧结工艺制备了(AlTiCuMnCr)/2024Al复合材料,研究了烧结温度和体积分数对复合材料的组织及静态压缩性能的影响。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了复合材料的动态压缩行为,重点分析了动载荷冲击下复合材料的微观损伤特征和绝热剪切失效机制。本文主要结论如下:(AlTiCuMnCr)/2024Al复合材料的铝合金基体中存在沿着晶界分布的细小弥散富Mn相和粗大AlCu相。相比未增强的2024Al合金,复合材料近界面区的铝合金基体晶粒得到细化。随着烧结温度的增加,其界面扩散层的厚度增大。复合材料界面扩散层的弹性模量和硬度介于高熵合金颗粒和铝合金基体之间,可在两者间起到“纽带”作用。随着烧结温度的增加,20 vol.%AlTiCuMnCr/2024Al复合材料的致密度、硬度、屈服强度均逐渐增大,但其塑性却呈先增大后减小的趋势。在480℃烧结温度下,该复合材料具有良好的综合力学性能,其硬度、压缩屈服强度和压缩率分别为140.5 HB、260 MPa和42.3%。随着高熵合金颗粒体积分数的增加,复合材料的致密度和塑性逐渐下降,硬度和屈服强度逐渐增大。在动态压缩过程中,相比2024Al合金,(AlTiCuMnCr)/2024Al复合材料具有显著的应变率敏感性。随着高熵合金颗粒体积分数的增加,复合材料的应变率敏感系数降低。其中,当体积分数为20 vol.%时,复合材料的应变率敏感系数最高,为0.036。(AlTiCuMnCr)/2024Al复合材料在动态压缩过程中表现出不同的宏观损伤特征和规律。20 vol.%AlTiCuMnCr/2024Al复合材料均发生墩粗变形,在2994 s压缩时,试样端面边缘处发现微小裂纹。30 vol.%AlTiCuMnCr/2024Al复合材料在较低应变率压缩下表现为腰鼓变形,当应变率增大至2873 s时,试样开始呈现45°断裂。当体积分数为40 vol.%时,复合材料的宏观失效规律表现为:腰鼓变形(1040 s)→劈裂破坏(1826 s)→碎片化破坏(2684 s)。在高应变率压缩下,(AlTiCuMnCr)/2024Al复合材料的铝合金基体晶粒发生细化,部分晶粒沿(220)晶面发生了择优取向,铝合金基体的局部区域存在位错缠结。复合材料的微观损伤规律为:高熵合金颗粒开裂→裂纹扩展到铝基体→多裂纹扩展与连通→形成裂纹带。分析表明,复合材料的失效源于高熵合金颗粒的断裂,HEA-Al扩散层可有效阻碍高熵合金颗粒内部裂纹的扩展。20～40 vol.%AlTiCuMnCr/2024Al复合材料在动载荷冲击下表现为绝热剪切失效,其绝热剪切带特征包括形变带和相变带(熔融Al)。当高熵合金体积分数为20 vol.%时,AlTiCuMnCr/2024Al复合材料以形变带为主。随着体积分数的增加,其绝热剪切失效特征从形变带逐渐向相变带转变。当体积分数为40 vol.%时,复合材料内部形成了熔融Al相变带,其平均宽度约为15μm。复合材料在高应变率下的失效机理主要是高熵合金颗粒破碎诱发的裂纹扩展和局部绝热剪切造成的热塑失稳。

关键词：轻质高熵合金铝基复合材料放电等离子烧结动态压缩绝热剪切

空心球节点焊接残余应力分布及其对节点轴向刚度的影响

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空心球节点焊接残余应力分布及其对节点轴向刚度的影响

作者：金小强重庆交通大学

学位级别：硕士

焊接空心球节点因其制作简单、施工方便、应用灵活等特点被广泛应用于大跨空间结构中。工程界已发现焊接残余应力对空心球节点力学性能有不可忽视的影响,残余应力对整体结构的影响已成为研究的热点。在空间结构的整体分析中准确考虑空... 详细信息

焊接空心球节点因其制作简单、施工方便、应用灵活等特点被广泛应用于大跨空间结构中。工程界已发现焊接残余应力对空心球节点力学性能有不可忽视的影响,残余应力对整体结构的影响已成为研究的热点。在空间结构的整体分析中准确考虑空心球节点残余应力的前提是准确分析焊接空心球节点残余应力分布模式。而以往关于焊接空心球节点残余应力分布的研究主要集中在焊缝位置,还难以描述呈三维分布的焊接残余应力。本文在ANSYS有限元软件中以间接耦合法模拟球—管对接环焊缝单道多层焊接过程,总结出焊接残余应力在空间上的分布规律。通过焊接空心球节点焊接试验,采用磁测法对其残余应力进行测试,以验证有限元模拟结果。在此基础上,对焊缝进行超声冲击处理,以制作具有不同焊接残余应力的试件。然后,对其进行轴压试验,研究焊接残余应力对焊接空心球节点轴向刚度的影响。本文的主要研究工作如下:（1）基于ANSYS有限元软件,建立焊接空心球节点三维实体有限元模型,采用瞬态热分析方法,考虑材料性能参数随温度变化,运用生死单元模拟单道多层焊接工艺焊接过程,得到具有明显循环特征的三维空间分布温度场。（2）基于焊接温度场分析结果,以间接耦合法模拟焊接残余应力,得到了焊接过程中,焊缝热影响区各个时刻的塑性应变和整个模型最终焊接残余应力。分析塑性应变演化规律能清楚的理解残余应力的形成过程,通过绘制冷却后塑性影响区,为消除焊接残余应力提供了指导。（3）基于焊接残余应力最终计算结果,分析其在空心球和钢管壁厚上的分布规律,发现焊缝附近钢管轴向焊接残余应力和空心球经度方向残余应力都呈对称分布,焊缝附近的钢管和焊接空心球在厚度方向都表现出弯曲特性。参数化分析了焊接空心球节点几何尺寸变化,对焊接空心球节点残余应力的影响规律。（4）通过试件焊接试验,采用磁测法对焊接空心球节点残余应力进行测试,验证了有限元模拟结果。在此基础上应用超声冲击设备对焊缝进行超声冲击处理,制作了具有不同焊接残余应力的试件。（5）针对具有不同残余应力的焊接空心球节点模型开展节点轴压试验,根据试验结果绘制荷载—位移曲线,通过荷载—位移曲线的斜率确定焊接空心球节点轴向刚度。参数化分析了焊接残余应力随着几何尺寸（空心球直径D、壁厚t和钢管直径d）的变化对焊接空心球节点轴向刚度的影响规律。

关键词：焊接空心球节点焊接残余应力塑性演变规律节点刚度轴压试验

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自吸离心泵用于卸槽时吸入条件的探讨

油气储运 1998年第3期17卷 15-17页

作者：陈茂庆金小强浙江省义乌石油油泵厂

油罐车卸槽时易产生气阻、气蚀和吸入能力不足等现象,分析了其产生的原因,指出只要吸入装置设计合理,选用合适的泵或适当的输油工艺参数,就可以避免在油罐车卸油过程中存在的不足。通过计算给出了有关图表,为避免在气阻、气蚀条件下运行... 详细信息

油罐车卸槽时易产生气阻、气蚀和吸入能力不足等现象,分析了其产生的原因,指出只要吸入装置设计合理,选用合适的泵或适当的输油工艺参数,就可以避免在油罐车卸油过程中存在的不足。通过计算给出了有关图表,为避免在气阻、气蚀条件下运行,以及在具备吸入能力条件下进行工作提供了理论依据,为吸入装置的设计与泵的选型提供了方便。

关键词：成品油离心泵油罐车输油工艺卸油过程

基于神经网络的直升机自动倾斜器轴承故障诊断方法

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南京航空航天大学学报 2016年第2期48卷 230-237页

作者：金小强李新民陈焕张先辉中航工业直升机设计研究所景德镇333001

为了进一步提高直升机的安全性,利用BP神经网络和RBF神经网络对直升机自动倾斜器轴承进行故障诊断。完成了直升机自动倾斜器轴承故障植入试验,获取了自动倾斜器轴承的故障振动数据,并进行了振动数据的特征信号提取。采用振动数据特征信... 详细信息

为了进一步提高直升机的安全性,利用BP神经网络和RBF神经网络对直升机自动倾斜器轴承进行故障诊断。完成了直升机自动倾斜器轴承故障植入试验,获取了自动倾斜器轴承的故障振动数据,并进行了振动数据的特征信号提取。采用振动数据特征信号的多参数融合作为神经网络的输入,对自动倾斜器轴承故障进行诊断,获得了较高的故障诊断率。采用基于神经网络的故障诊断方法,自动倾斜器轴承各类故障的最高故障诊断率均大于89%。

关键词：故障诊断轴承自动倾斜器神经网络

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应用EMD和倒包络谱分析的故障提取方法

振动．测试与诊断 2018年第5期38卷 1057-1062,1087,1088页

作者：孙伟李新民金小强黄建萍张先辉中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室景德镇333001

针对倒频谱分析方法难以提取滚动轴承早期微弱故障的问题,提出了一种利用最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,简称MED)和倒包络谱分析的故障特征提取方法,并应用于滚动轴承诊断中。首先,采用MED方法对故障信号进行降噪处理,同... 详细信息

针对倒频谱分析方法难以提取滚动轴承早期微弱故障的问题,提出了一种利用最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,简称MED)和倒包络谱分析的故障特征提取方法,并应用于滚动轴承诊断中。首先,采用MED方法对故障信号进行降噪处理,同时增强信号中的周期成分;然后,计算降噪后信号的包络,再对包络信号进行倒频谱分析;最后,得到倒包络谱,提取故障特征。试验结果表明,所提出的方法优于传统的倒频谱分析,能够有效提取强背景噪声下的滚动轴承早期故障特征频率信息。

关键词：滚动轴承故障诊断倒频谱最小熵反褶积包络信号

基于MCKD和增强倒频谱的直升机自动倾斜器滚动轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2019年第2期38卷 159-163页

作者：孙伟李新民金小强黄建萍张先辉中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学国家重点实验室江西景德镇333001

针对直升机自动倾斜器滚动轴承转速低,其早期故障特征信号易被噪声淹没的问题,提出了基于最大相关峭度解卷积(MCKD)和增强倒频谱分析的直升机自动倾斜器滚动轴承故障诊断方法。该方法利用MCKD方法对故障信号进行降噪处理,采用自相关方... 详细信息

针对直升机自动倾斜器滚动轴承转速低,其早期故障特征信号易被噪声淹没的问题,提出了基于最大相关峭度解卷积(MCKD)和增强倒频谱分析的直升机自动倾斜器滚动轴承故障诊断方法。该方法利用MCKD方法对故障信号进行降噪处理,采用自相关方法和广义Shannon熵对倒频谱分析进行改进,得到增强倒频谱,提取故障特征频率。实验研究表明,所提出的方法能精确地诊断自动倾斜器滚动轴承内圈、外圈和滚珠故障,且优于传统的倒频谱分析,可以预防重大故障发生。

关键词：滚动轴承故障诊断最大相关峭度解卷积(MCKD) 增强倒频谱自动倾斜器

等离子烧结Al35Ti15Cr20Mn20Cu10/6061Al复合材料的组织与性能

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特种铸造及有色合金 2021年第1期41卷 43-46页

作者：刘是文朱德智金小强华南理工大学广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510641

采用机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了体积分数为5%的Al35Ti15Cr20Mn20Cu10增强6061Al复合材料,重点研究了烧结温度对轻质高熵合金增强铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。当烧结温度为540℃时,复合材料的致密度最大为98.6%。... 详细信息

采用机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了体积分数为5%的Al35Ti15Cr20Mn20Cu10增强6061Al复合材料,重点研究了烧结温度对轻质高熵合金增强铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。当烧结温度为540℃时,复合材料的致密度最大为98.6%。此时复合材料基体与增强体之间产生明显过渡层,界面结合以扩散结合为主。随着烧结温度升高,复合材料的屈服强度出现先上升后下降的趋势。当烧结温度为540℃时,复合材料的屈服强度达到186MPa,相比基体的屈服强度提升了约75%,复合材料的屈服强度接近Iso-strain模型的计算值。

关键词：轻质高熵合金铝基复合材料放电等离子烧结过渡层

基于贝叶斯推理的直升机自动倾斜器轴承动态阈值计算方法

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机械强度 2020年第4期42卷 793-798页

作者：丛雷熊邦书李新民孙伟金小强南昌航空大学图像处理与模式识别江西省重点实验室南昌330063 中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室景德镇333001

针对加权平均方法计算得到动态阈值准确度不高的问题,利用正常数据概率密度和不同故障类型数据概率密度的特点,提出一种基于贝叶斯推理的直升机自动倾斜器轴承动态阈值计算方法。首先,采用奇异值分解对振动信号进行预处理,滤除噪声对动... 详细信息

针对加权平均方法计算得到动态阈值准确度不高的问题,利用正常数据概率密度和不同故障类型数据概率密度的特点,提出一种基于贝叶斯推理的直升机自动倾斜器轴承动态阈值计算方法。首先,采用奇异值分解对振动信号进行预处理,滤除噪声对动态阈值计算结果的影响;其次,采用故障频率能量特征提取方法,分别提取正常数据和内圈、外圈、滚珠故障数据的特征;最后,采用贝叶斯推理方法分别计算正常数据与内圈、外圈、滚珠故障数据的动态阈值。利用故障植入的方法获取数据,开展动态阈值计算试验,结果表明,方法能够正确找到正常数据和不同故障类型数据概率密度曲线的分界点,具有较高的正确率,较低的漏报率,方法提高了动态阈值的计算准确度。

关键词：贝叶斯推理自动倾斜器轴承动态阈值计算概率密度特征提取

以“核心词”为线索的数学复习策略与思考——刍议初中数学章节复习设计

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创新时代 2018年第9期 78-79页

作者：金小强江苏省无锡市堰桥初级中学

以核心问题导学是当前的一种重要的教学方式，以知识为主线的问题设计是一种较有效的教学方式。核心问题离不开核心词。实践证明，教学很少长驱直入，有时曲径通幽，有时旁敲删击，有时欲擒故纵。新授课似乎比较容易契合新课程的教学理... 详细信息

以核心问题导学是当前的一种重要的教学方式，以知识为主线的问题设计是一种较有效的教学方式。核心问题离不开核心词。实践证明，教学很少长驱直入，有时曲径通幽，有时旁敲删击，有时欲擒故纵。新授课似乎比较容易契合新课程的教学理念，而复习课却总是摆脱不了题目的堆砌，于是就有了以核心词为线索的复习设计思考。

关键词：数学复习问题设计初中教学方式教学理念新授课复习课