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Fe-Mn异质粉末激光选区熔化过程蒸发行为的数值模拟研究

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Fe-Mn异质粉末激光选区熔化过程蒸发行为的数值模拟研究

作者：马西琳钢铁研究总院

学位级别：硕士

以异质粉末为原料的多材料增材制造是金属增材制造技术的重要发展方向。异质粉末在激光选区熔化(SLM)过程中的蒸发行为对化学成分控制的准确性和最终产品的质量有重要影响。Fe-Mn系阻尼合金已在工程机械及汽车结构件等领域获得了良好的... 详细信息

以异质粉末为原料的多材料增材制造是金属增材制造技术的重要发展方向。异质粉末在激光选区熔化(SLM)过程中的蒸发行为对化学成分控制的准确性和最终产品的质量有重要影响。Fe-Mn系阻尼合金已在工程机械及汽车结构件等领域获得了良好的应用,是较有潜力的结构功能一体化材料。然而,Fe-Mn系异质粉末的激光选区熔化也面临着一些挑战。其中之一是Mn元素的蒸发问题,特别是在高温热源的作用下,其蒸发效应更为显著,导致激光选区熔化形成的Fe-Mn合金质量难以控制。为了探究这一问题产生的原因,本研究通过实验和数值模拟,分析了SLM过程中Mn元素的蒸发及其对熔池的影响。实验和模拟结果表明,在激光热源的作用下Mn元素的蒸发行为会导致质量损失,通过优化工艺参数和控制粉末成分,可以降低Mn元素的蒸发损失。主要研究内容及结论如下:(1)基于高通量增材制造设备,采用纯金属粉末Fe和Mn为原材料,分别进行了Fe-10 wt.%Mn和Fe-20 wt.%Mn混合异质粉末的激光选区熔化试验。通过EDS能谱分析以及成形件密度和孔隙率的测量与分析,重点对比分析了不同激光功率、扫描速度、成分配比等参数对成形样品的质量损失及成分精度的影响。确定了SLM成形Fe-10Mn和Fe-20Mn异质粉末合金最佳的工艺参数,在最佳工艺参数条件下,原位合金化Fe-20Mn合金的质量损失率仅为1.5%。(2)采用FLOW-3D数值模拟软件,建立了描述增材制备Fe-Mn系异质粉末激光选区熔化过程的数学模型,模拟了Fe-Mn异质粉末、单质粉末和预合金粉末的铺粉及激光与粉末交互作用的过程,从熔池特性的变化分析讨论了不同元素粉末对熔池流场、温度场以及质量损失的影响规律,并与相关实验结果进行对比验证,对比分析了不同元素粉末对蒸发行为导致的成形试样元素损失的影响。研究结果表明,Fe-Mn异质粉末成形合金的Mn元素的质量损失多于预合金粉末。在相同的计算条件下,Fe20Mn异质粉末与预合金粉末相比,熔池热影响区较大,且速度分布不同。(3)模拟结果显示,在SLM过程中,Fe20Mn异质粉末熔池瞬态温度场从中心向周围逐渐减小,最高温度出现在激光束照射的区域。在靠近熔池表面的区域,激光束直接照射的区域比熔池后方具有更高的温度,驱动温度依赖的表面张力驱动的流动模式。这种模式将熔融金属从激光束下方传输到熔池的后部,从而形成一个表面轮廓,熔池前端被抑制,后端形成驼峰。由于激光扫描的方向,观察到后加热区域后部的温度分布呈拖尾状,而前加热区域的温度梯度较大。(4)基于实验和数值模拟结果,对Mn元素在Fe-Mn异质粉末SLM过程中的蒸发行为质量控制中的重要作用进行了解释。模拟结果显示,Mn元素粉末在SLM过程中表现出较宽的热影响区,熔池前端的流动速度更高、温度更高,凝固速度慢于Fe元素粉末。高激光功率和低扫描速度会导致熔池的最高温度升高、液相时间延长、熔池尺寸扩大,以及熔池的冷却速度减慢。基于实验和模拟结果分析了激光工艺参数等因素对成形质量和成分分布的影响,提出了控制Fe-Mn异质粉末合金激光选区熔化过程中蒸发行为的优化方案,包括调整激光功率、扫描速度等参数,以及优化粉末成分和配比,旨在实现更精确的成分控制和更高的成形质量。

关键词：多材料激光选区熔化蒸发行为质量损失 Fe-Mn合金数值模拟

基于虚拟同步发电机控制的并网逆变器切换型振荡及其非光滑分岔特性

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电工技术学报 2024年

作者：纪君奇杨黎晖马西奎西安交通大学电气工程学院

在大扰动下，基于虚拟同步发电机（VSG）控制的并网逆变器因限幅环节饱和发生的切换型振荡对电力系统的安全稳定运行构成威胁，其振荡机理和影响因素复杂。为此，该文研究大扰动下由VSG限幅环节饱和引发的切换型振荡的机理，并分析限幅... 详细信息

在大扰动下，基于虚拟同步发电机（VSG）控制的并网逆变器因限幅环节饱和发生的切换型振荡对电力系统的安全稳定运行构成威胁，其振荡机理和影响因素复杂。为此，该文研究大扰动下由VSG限幅环节饱和引发的切换型振荡的机理，并分析限幅环节的类型、限幅值大小和系统参数对切换型振荡特性的影响。首先介绍切换型振荡和非光滑分岔理论，以及基于VSG控制的并网逆变器及其限幅环节；其次，分析大扰动下VSG并网逆变器切换型振荡现象，并基于相图法揭示了其动力学本质是系统发生了非光滑分岔；再次，分析非光滑分岔与限幅环节的类型和限幅值大小的关系，指出非光滑分岔是由多个限幅环节共同作用引发的；最后，分析VSG控制参数和外部参数对系统非光滑分岔特性的影响，结果表明，当限幅值越小和故障程度越严重时，系统越容易发生切换型振荡。

关键词：虚拟同步发电机构网型控制限幅切换型振荡非光滑分岔

基于区间概率语言术语集的大规模群体决策方法研究

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系统科学与数学 2024年

作者：马西锋都杏妹臧振春李柏秋河南财经政法大学计算机与信息工程学院华中师范大学教育学院

在大规模群体决策问题中,各个属性间的关联复杂关系会影响各个属性的权重分配,也会影响备选方案的排序结果.针对这一问题,本文采用三维密度算子对评价信息进行集结,提出一种基于区间概率语言术语集的大规模群体决策方法.首先,在区间概... 详细信息

在大规模群体决策问题中,各个属性间的关联复杂关系会影响各个属性的权重分配,也会影响备选方案的排序结果.针对这一问题,本文采用三维密度算子对评价信息进行集结,提出一种基于区间概率语言术语集的大规模群体决策方法.首先,在区间概率语言术语集环境下,对数据预处理后的DEMATEL评分矩阵采用系统聚类法进行聚类分组.采用三维密度算子进行集结处理后,运用改进的DEMATEL方法确定属性权重,最终得到大规模群体决策的结果.该方法适用于解决属性间相互影响的不确定环境下的大规模群体决策问题,弥补了现有多属性决策中大规模群体决策中评分分布不均匀的不足,为大规模群体决策的进一步研究提供了方向.

关键词：大规模群体决策区间概率语言术语集 DEMATEL 三维密度算子

2003至2022年陕西省神经管缺陷发生率下降速率及缺陷儿转归

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中国医学科学院学报 2024年第4期46卷 513-518页

作者：于敏甘露马西平智广西安交通大学医院公共卫生中心西安710049 陕西省妇幼保健院基层保健科西安710003 郑州大学公共卫生学院卫生统计教研室郑州450001

目的总结2003至2022年陕西省神经管缺陷(NTDs)发生率的流行趋势和下降速率,掌握NTDs诊断时间及缺陷儿转归情况,预测2023至2025年陕西省NTDs发生率,为进一步完善出生缺陷监测系统提供新的科学依据。方法对2003至2022年陕西省各级开设产... 详细信息

目的总结2003至2022年陕西省神经管缺陷(NTDs)发生率的流行趋势和下降速率,掌握NTDs诊断时间及缺陷儿转归情况,预测2023至2025年陕西省NTDs发生率,为进一步完善出生缺陷监测系统提供新的科学依据。方法对2003至2022年陕西省各级开设产科的医疗保健机构孕28周至出生后7 d所有围产儿进行出生缺陷监测并收集资料,基于出生缺陷监测系统分析2003至2022年NTDs发生率的分布趋势。结果陕西省2003至2022年共监测围产儿1106483例,NTDs病例共848例,发生率为7.66/万,其中2005年发生率(48.02/万)最高,2022年发生率(0.57/万)最低。NTDs以脊柱裂为主,占55.90%,其次为无脑儿(25.71%)和脑膨出(18.40%),三者发生率均在波动中呈显著下降趋势(P<0.001)。根据Joinpoint分析结果显示,2003至2014年NTDs发生率下降速度较慢,年度变化百分比为-4.04,2014至2022年NTDs发生率下降速度较快,年度变化百分比为-28.05。2003至2022年,陕西省NTDs产前诊断的平均比例为72.88%,出生结局以死胎(61.91%)为主,其次为活产(26.77%)、死产(8.73%)、出生7 d内死亡(2.59%)。经GM(1,1)模型预测,陕西省2023、2024和2025年NTDs率分别为0.49/万、0.41/万和0.35/万。结论2003至2022年陕西省NTDs发生率显著下降,尤其以2014年后下降速率加快。NTDs患儿出生结局以死胎为主,其次为活产。

关键词：出生缺陷神经管缺陷产前诊断出生结局

一种适用于有源区域电磁波时程精细积分仿真的大时间步长矩阵数值积分方法

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电工技术学报 2024年

作者：迟明珺马西奎马亮朱晓杰西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

时程精细积分（PITD）法是一种全波电磁数值方法，具有相当宽松的数值稳定性条件，且数值色散误差几乎不受时间步长大小的影响，因而近年来它在电磁学领域中受到了人们的广泛关注。在有源区域的电磁数值模拟中，PITD法需要计算激励源添... 详细信息

时程精细积分（PITD）法是一种全波电磁数值方法，具有相当宽松的数值稳定性条件，且数值色散误差几乎不受时间步长大小的影响，因而近年来它在电磁学领域中受到了人们的广泛关注。在有源区域的电磁数值模拟中，PITD法需要计算激励源添加引入的非齐次项所产生的矩阵积分，其计算或存在矩阵求逆运算易不稳定，或难以在大时间步长下保证计算结果的精度，这使得PITD法的推广应用受到一定限制。该文将响应矩阵法引入有源区域的电磁波PITD仿真中，不仅避免了矩阵的求逆运算，并且能够在保证结果计算精度的条件下，增大时间步长的选择范围，提高算法的计算效率。最后，进行了实例计算，并与直接近似积分方法和数值积分方法的结果进行了对比，验证了本文方法的实用性和有效性。

关键词：电磁波数值模拟矩阵积分矩阵求逆问题响应矩阵法

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高压直流换流阀无源宽频等效电路模型的建模

高压电器 2024年第5期60卷 179-188页

作者：任军辉张艳梅李小鹏马西奎西安西电电力系统有限公司西安710065 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司江苏镇江212000 西安交通大学西安710049

作为高压直流换流站中的关键设备之一,换流阀的宽频特性是一个颇受人们关注的问题。文中以晶闸管换流阀为对象,建立换流阀的无源宽频等效电路模型。采用矢量匹配法对晶闸管、均压电容器和阻容回路的频率阻抗特性进行有理函数逼近,得到... 详细信息

作为高压直流换流站中的关键设备之一,换流阀的宽频特性是一个颇受人们关注的问题。文中以晶闸管换流阀为对象,建立换流阀的无源宽频等效电路模型。采用矢量匹配法对晶闸管、均压电容器和阻容回路的频率阻抗特性进行有理函数逼近,得到极点—留数形式的有理多项式;利用网络综合原理将有理多项式分解和综合,得到宽频有源电路网络。依据端口无源的条件使用序列二次规划法进行端口无源优化,并使用全局优化算法进行严格无源优化,得到换流阀的无源宽频等效电路模型。

关键词：换流阀宽频等效电路模型矢量匹配法

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人工髋膝关节置换术后患者重返工作过程中真实体验的Meta整合

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中国实用护理杂志 2024年第13期40卷 1029-1035页

作者：刘雅寇丽霞詹文英马西成广州中医药大学第五临床医学院广州510405 广东省第二中医院护理部广州510095 广东省第二中医院骨伤科广州510095

目的系统整合人工髋膝关节置换术后患者在重返工作过程中的真实体验,为患者成功重返工作提供参考。方法计算机检索Cochrane Library、PubMed、Embase数据库中国内外关于人工髋膝关节置换患者重返工作过程中真实体验的质性研究,检索时限... 详细信息

目的系统整合人工髋膝关节置换术后患者在重返工作过程中的真实体验,为患者成功重返工作提供参考。方法计算机检索Cochrane Library、PubMed、Embase数据库中国内外关于人工髋膝关节置换患者重返工作过程中真实体验的质性研究,检索时限为建库至2023年5月29日,采用Meta整合的方法对研究结果进行分析。结果共纳入6项研究,提炼46个结果,归纳后形成9个类别,整合成4个主题:患者重返工作的动机多样、影响患者重返工作的因素较多、重返工作过程中患者渴求得到帮助、汲取经验提升成功重返工作信心。结论关节置换患者重返工作过程中障碍较多,心理负担较大,希望得到多方面支持。医护人员应该重视此类人群的需求,提供完善医疗支持,积极促进患者重返工作。

关键词：定性研究关节置换重返工作 Meta整合

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“我的奇思妙想”写作指导

作文成功之路 2024年第31期 9-10页

作者：马西娅甘肃省临夏州广河县城东小学

你想发明什么？它是什么样子的，有哪些功能？把它写下来介绍给大家吧！一、审题立意，明确主题本次写作主题是“我的奇思妙想”，是充满想象力和创造力的题目，要求同学们结合生活实际，展开想象，构思自己想发明的东西，并介绍清楚。...

你想发明什么？它是什么样子的，有哪些功能？把它写下来介绍给大家吧！一、审题立意，明确主题本次写作主题是“我的奇思妙想”，是充满想象力和创造力的题目，要求同学们结合生活实际，展开想象，构思自己想发明的东西，并介绍清楚。在审题的过程中，要把握以下几个关键点：1.审清题意“奇思”指的是奇特、不寻常的思考，“妙想”则是美妙的想法，结合起来，这个题目鼓励我们跳出常规思维，发挥想象力，写出新颖、有趣的发明。

关键词：

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道路改造工程中路面施工设备的应用

运输经理世界 2024年第15期 10-12页

作者：马西军沂南县农村公路事业发展中心山东临沂276300

近年来,城市交通压力不断增大,为提高城市道路的通行效率与服务质量,需要对其进行改造升级。为保证道路改造工程的高质量开展,对路面施工设备的应用进行分析,包括沥青混合料搅拌设备、摊铺机、压路机、钢筋加工机械、水泥混凝土设备等,... 详细信息

近年来,城市交通压力不断增大,为提高城市道路的通行效率与服务质量,需要对其进行改造升级。为保证道路改造工程的高质量开展,对路面施工设备的应用进行分析,包括沥青混合料搅拌设备、摊铺机、压路机、钢筋加工机械、水泥混凝土设备等,以期为相关人员提供参考。

关键词：道路改造路面施工施工设备

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