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多孔材料增材制造与吸声特性研究

航空制造技术 2022年第14期65卷 58-66页

作者：陈文炯常润鑫王小鹏大连理工大学大连116023

研究了基于增材制造的多孔材料制备方法,并开展了材料吸声特性的试验研究。基于熔融沉积成形(FDM)增材制造技术,构建了可快速实现多孔材料几何模型的直接填充法。建立了工艺参数与多孔材料结构参数的联系,通过设定打印件厚度、填充形式... 详细信息

研究了基于增材制造的多孔材料制备方法,并开展了材料吸声特性的试验研究。基于熔融沉积成形(FDM)增材制造技术,构建了可快速实现多孔材料几何模型的直接填充法。建立了工艺参数与多孔材料结构参数的联系,通过设定打印件厚度、填充形式、填充率、打印线宽、打印层高、铺层角度等工艺参数,可以有效地控制多孔材料的厚度、孔结构形式、孔隙率、丝线尺寸、丝线角度等关键参数,避免了繁琐的大量微结构详细建模过程。采用双传声器阻抗管测试吸声系数,系统研究了多孔材料的厚度、丝线尺寸、孔结构形式等参数对吸声性能的影响规律。结果表明,对吸声峰值的大小影响最显著的是孔隙率(丝线间距),当孔隙率从20%增加至30%,吸声峰值从0.8增加至0.98;当孔隙率从30%增加至60%,吸声峰值从0.98减小至0.6。对吸声峰值对应的共振频率的大小影响最显著的是材料厚度,当材料厚度从10 mm增加至30 mm,吸声峰值对应的共振频率从6000 Hz减小至1750 Hz。研究工作验证了采用增材制造实现具有精确几何特征的多孔材料的可行性,为满足特定吸声性能需求的多孔材料定制开辟了广阔的途径。

关键词：增材制造(AM) 工艺参数多孔材料直接填充法吸声性能

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周期性两相层状带隙材料优化模型

计算力学学报 2012年第6期29卷 811-818页

作者：黄毓刘书田陈文炯大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系大连116023

研究并建立了一种在给定频段具有带隙性质的周期性两相层状材料的优化设计模型。首先基于层状材料波传播问题的解析解,得到了波数余弦函数与层状材料微结构参数间的解析表达式。进而分析了波数余弦函数与衰减系数的关系,提出了以波数余... 详细信息

研究并建立了一种在给定频段具有带隙性质的周期性两相层状材料的优化设计模型。首先基于层状材料波传播问题的解析解,得到了波数余弦函数与层状材料微结构参数间的解析表达式。进而分析了波数余弦函数与衰减系数的关系,提出了以波数余弦函数的平方在给定频段的积分为弹性波带隙特性的描述指标,以最大化该指标实现在给定频段使弹性波衰减系数最大化的思想,建立了设计在给定频段具有最优带隙性质的周期性两相层状材料优化提法和求解方法。最后,以几个典型的设计算例为对象,得到了给定微结构尺度约束下在特定频段具有最优带隙性质的材料微结构参数,讨论了材料微结构尺寸对最优材料结构参数的影响,以及最优结构参数对材料带隙性质的鲁棒性,验证了本文优化模型的有效性。

关键词：材料设计弹性波带隙优化模型约束函数鲁棒性

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静压作用对吸声覆盖层性能的影响与分析

船舶 2023年第3期34卷 25-34页

作者：陈文炯卢辰周祥超大连理工大学船舶工程学院大连116023

该文考虑静压作用产生的空腔变形及其预应力状态,建立空腔型吸声覆盖层吸声性能分析方法,研究静压作用对吸声覆盖层性能的影响规律。通过有限元法对比在相同静压下仅考虑空腔变形以及考虑空腔变形和同时存在预应力时的覆盖层吸声性能,... 详细信息

该文考虑静压作用产生的空腔变形及其预应力状态,建立空腔型吸声覆盖层吸声性能分析方法,研究静压作用对吸声覆盖层性能的影响规律。通过有限元法对比在相同静压下仅考虑空腔变形以及考虑空腔变形和同时存在预应力时的覆盖层吸声性能,进而研究了不同静压下含圆柱形、圆锥形和喇叭形空腔覆盖层在孔隙率相同时,覆盖层的最大变形量、平均吸声系数和吸声系数变化量等性能参数的差异。结果表明:仅考虑空腔变形以及考虑空腔变形和存在预应力时覆盖层的吸声性能有明显差异。静压使圆柱形空腔覆盖层的变形量最大,其次是喇叭形空腔覆盖层,圆锥形空腔覆盖层的最大变形量最小。静压对于3类覆盖层在2000 Hz频率点以下的影响较小。随着静压的增加,圆柱形和圆锥形空腔的吸声系数曲线逐渐靠近,在10 MPa下几乎重合。

关键词：静压吸声覆盖层空腔变形预应力吸声性能

基于拓扑优化的自发热体冷却用植入式导热路径设计方法

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力学学报 2016年第2期48卷 406-412页

作者：陈文炯刘书田张永存大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

对于具有较低导热系数和较高生热率的热源材料(自发热体),通过优化植入内部的高导热材料的布局以降低内部温度,是实现自发热体冷却的重要措施.如何设计自发热体内部高导热材料的布局,是实现热源内部热量高效收集和温度控制的关键问题.... 详细信息

对于具有较低导热系数和较高生热率的热源材料(自发热体),通过优化植入内部的高导热材料的布局以降低内部温度,是实现自发热体冷却的重要措施.如何设计自发热体内部高导热材料的布局,是实现热源内部热量高效收集和温度控制的关键问题.本文研究建立植入式导热路径的拓扑优化设计方法,考虑高导热材料的植入对于热源分布的影响,以实现自发热体冷却的内置导热路径最优设计.基于固体各向同性材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization,SIMP)拓扑描述方法,以高导热材料的相对密度为导热路径描述参数,分别选择合适的热传导系数和生热率的插值模型以建立热传导系数和生热率与相对密度的关系,并以结构散热弱度最小为目标,建立了植入式导热路径设计的拓扑优化数学模型和求解方法.该优化模型能够反映高导热材料的布局对热源布局的影响.通过具体算例,给出了贴片式散热路径与植入式散热路径的拓扑优化结果.设计结构表明,两种优化模型获得的最优散热构型存在较大不同,并且考虑植入高导热材料对热源布局影响的设计结果散热性能优于贴片式散热路径的设计结果.数值算例验证了本文所提出方法的正确性和有效性.

关键词：传导路径高导热材料拓扑优化散热弱度热源布局

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周期性吸声多孔材料微结构优化设计

计算力学学报 2013年第1期30卷 45-50页

作者：陈文炯刘书田大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系大连116024

多孔材料的吸声性能与材料孔隙率以及材料微结构几何构型存在密切相关。本文采用有限元方法研究了材料微观结构与宏观声学性能参数之间的关系,分析了通孔材料微结构的开孔形状、孔隙率以及孔隙尺寸对材料吸声性能的影响,并建立了在特定... 详细信息

多孔材料的吸声性能与材料孔隙率以及材料微结构几何构型存在密切相关。本文采用有限元方法研究了材料微观结构与宏观声学性能参数之间的关系,分析了通孔材料微结构的开孔形状、孔隙率以及孔隙尺寸对材料吸声性能的影响,并建立了在特定频率下具有高声吸收性能的通孔材料微结构几何构型的设计理论和方法,得到了具有较高声能吸收率的多孔材料微结构构型。

关键词：多孔材料吸声优化设计有限元

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法律信仰的基础 ——吴经熊后期法哲学述评

法律信仰的基础 ——吴经熊后期法哲学述评

作者：陈文炯中国政法大学

学位级别：硕士

上世纪三十年代,倭寇入侵,国难当头。吴经熊教授坐困孤岛,念及国族及个人之命运,夙夜忧思,抑郁难平。当此侘傺困穷之际，吴氏重返早年信仰，皈依天主教。“盛年入教”可被视为吴氏一生中的重要转折点。具体而言,此次皈依直接引发了吴氏... 详细信息

上世纪三十年代,倭寇入侵,国难当头。吴经熊教授坐困孤岛,念及国族及个人之命运,夙夜忧思,抑郁难平。当此侘傺困穷之际，吴氏重返早年信仰，皈依天主教。“盛年入教”可被视为吴氏一生中的重要转折点。具体而言,此次皈依直接引发了吴氏后期法哲学思想的重大转向。此后,吴经熊逐渐放弃了其早年所抱持之实证主义法学立场,转而以天主教经院士林哲学为依归,祖法托马斯·阿奎那,提出了“进化中的自然法”。试图以此超越法哲学上一切相反相成的观点,达成“恒常”与“无常”,“守经”与“达变”之间的圆融与会通。吴经熊后期法哲学思想的这种重大转变,必须要放在时代的背景下,方能显示出其深远的意义。吴氏所处的时代,是一个实证主义风气席卷天下,相对主义思潮根深蒂固的时代;是一个充满了怀疑、批判、打倒权威,颠覆偶像的时代。在这样的时代背景下,法哲学的首要任务就是要重建法律的信仰基础。吴经熊后期法哲学思想向神学自然法的转向就正是他本人在这个方向上所作出的努力。他通过对阿奎那自然法思想的重新阐述,试图将我们对法律的信仰建立在宗教信仰的基础之上。逻辑方法是认识论的展现,我们以一种什么样的方式来认识这个世界,就预先决定了我们能够认识到一个什么样的世界。当建立在理论理性基础上的自然法思想业已为康德所摧毁之后,任何试图再次复活这一古老传统的学者所面临的最直接挑战,就是如何为自然法思想重新寻找到一个可靠的认识论基础。换句话说,自然法思想的复兴首先必须依赖于认识论的重建。吴经熊的自然法思想就是建立在其直觉主义认识论的基础之上的。在吴氏看来,尽管理性构成了人类最重要的认识官能之一,但它在我们追寻终极价值的历程中,仍然只是一个工具性的角色。惟有直觉的知识才可以引领我们到达“永恒至福的彼岸”。然而,吴经熊所推崇的直觉主义不仅本身对于大多数人而言显得混沌晦涩,而且还必须以某种先验的信念体系作为其认知前提,因而容易陷入纯粹的神秘主义,不可能为普罗大众的宗教信仰和法律信仰奠定认识论基础。可行的解决方案存在于康德的实践哲学中,并可以在中国古代“内向型超越”的文化传统里汲取到有益的营养。由于吴氏忽视了康德所提出的实践理性对于理论理性的优先性,因而仍旧将其自然法学说建立在一个惯常的公式上。这个公式就是:法律指向道德,而道德

关键词：自然法宗教道德信仰直觉神秘主义

面向结构形状控制的压电纤维复合薄膜驱动器布局方式与控制参数协同优化设计

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机械工程学报 2016年第18期52卷 177-183页

作者：高仁璟张莹赵剑陈文炯刘书田仝立勇大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 悉尼大学机械电子与航空学院

能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一... 详细信息

能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一定数量的MFC驱动器条件下,通过驱动器布局与控制参数的协同设计,以实现类翼面平板结构具有理想形状的最优控制设计方法。以驱动器的铺设位置、铺设角度、层数、对称性以及控制电压为设计变量,以驱动器的击穿电压、铺设位置限制等为约束,建立多参数下的协同优化设计模型。数值算例以类机翼平板的弯曲、扭转、弯扭型面作为理想型面,以实际型面与理想型面在81个参考点位置的均方差为评价指标,设计获得弯曲、扭转和弯扭组合型面的均方差分别为9.977×10–5、4.394×10–4和5.308×10–4,实现了较高的变形控制精度。研究了驱动器数量对变形精度的影响,制作了具有6个驱动器的类翼面平板结构测试平台,仿真与试验结果高度吻合,从而验证了所提出的驱动器布局与控制电压协同优化设计模型的有效性和可行性。

关键词：结构形状控制压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC) 驱动器布局协同优化设计

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翅片打孔对板翅式换热器传热性能和流场影响

大连理工大学学报 2021年第1期61卷 60-66页

作者：李治陈文炯张天恩大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 四川九洲电器集团有限责任公司四川绵阳621000

为提高板翅式换热器换热效率的同时减小流动阻力,提出了一种基于翅片打孔的换热器换热性能提升方式,并通过PIV实验进行了解释验证.研究发现,在板翅式换热器翅片上进行打孔,可以破坏流道内流体与壁面之间的换热边界层,使局部流动状态由... 详细信息

为提高板翅式换热器换热效率的同时减小流动阻力,提出了一种基于翅片打孔的换热器换热性能提升方式,并通过PIV实验进行了解释验证.研究发现,在板翅式换热器翅片上进行打孔,可以破坏流道内流体与壁面之间的换热边界层,使局部流动状态由层流转变为紊流,提升换热能力且不明显增加压降.仿真参数分析表明,在两种不同的热流密度下,不同入口质量流时,翅片打孔的换热器换热性能均优于板翅式换热器.

关键词：换热器翅片打孔对流换热增材制造 PIV实验

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基于映射的拓扑优化最大尺寸控制方法

工程力学 2017年第9期34卷 18-26页

作者：白伟李取浩陈文炯刘书田大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 中国核电工程有限公司北京100840

拓扑优化方法经过几十年的发展,已成功应用于机械工程、航空航天、电磁等领域的构型设计中。然而,由于制造工艺的限制,拓扑优化结果通常无法直接应用,需根据工艺要求进行修改,因此在拓扑优化模型中考虑制造约束成为重要的研究方向。其中... 详细信息

拓扑优化方法经过几十年的发展,已成功应用于机械工程、航空航天、电磁等领域的构型设计中。然而,由于制造工艺的限制,拓扑优化结果通常无法直接应用,需根据工艺要求进行修改,因此在拓扑优化模型中考虑制造约束成为重要的研究方向。其中,尺寸控制广泛存在于大部分制造工艺中,主要包括最小尺寸控制与最大尺寸控制。该文提出了一种基于映射的拓扑优化最大尺寸控制方法,构造了一种新的映射模型,对结构中不满足最大尺寸约束的中心单元密度进行惩罚,在不引入任何约束条件的情况下实现了对结构最大尺寸的控制。此外,该文将该方法中的惩罚转变为一个全局约束条件后与具有最小尺寸控制功能的拓扑优化鲁棒列式相结合,实现了对构件的最大最小尺寸协同控制。数值算例表明了该方法的有效性。

关键词：拓扑优化尺寸控制映射方法制造约束鲁棒列式