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A novel hybrid design method of lattice structure based on failure mode

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2022年第9期65卷 79-91页

作者： Chuanlei Li Junfeng Qi panding wang Zeang Zhao Zhe wang Hongshuai Lei Shengyu Duan Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and Structures Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China State Key Laboratory of Explosion Science and Technology Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Beijing Spacecrafts Beijing 100094China

Adjusting the mechanical properties of lattice structures is important for many modern application fields. In this paper, a new design method for hybrid multi-layer lattice structures was developed to improve the mechanical properties and energy absorption, by altering and suppressing the formation of the shear band. In these hybrids, all unit cells were divided into two parts:(i) diagonal unit cells and(ii) matrix unit cells. Four categories of unit cells were selected to construct the hybrid multi-layer structures. The compressive moduli, ultimate strengths, and energy absorption properties of the laser powder bed fusion(L-PBF)fabricated structures were assessed by experiments and finite element analysis(FEA). The results revealed the great impact of diagonal unit cells on the mechanical properties of the structures. Stronger diagonal unit cells than matrix unit cells led to hybrid structures with enhanced mechanical properties. Compared with a uniform body-centered cubic(BCC) lattice structure, the relative density of the lattice structure consisting of the weakest BCC matrix unit cells and strongest BFVC diagonal unit cells(coupling of BCC, FCC, and VC) exhibited an increase of 20%. The compressive modulus and ultimate strength of this structure rose by more than 200% and 90%, respectively. Two types of structures with specific properties were generated by hybrid design.The first displayed higher modulus, superior strength, and elevated specific energy absorption(SEA) but lower crash load efficiency(CLE). The second illustrated simultaneously higher SEA and elevated CLE. The present results provide a new insight for improving the load-bearing and energy absorption capacities of lattice structures.

关键词： additive manufacturing lattice structure shear deformation hybrid mechanical properties

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Adaptive enhancement design of triply periodic minimal surface lattice structure based on non-uniform stress distribution

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Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2023年第8期44卷 1317-1330页

作者： Yijin ZHANG Bin LIU Fei PENG Heran JIA Zeang ZHAO Shengyu DUAN panding wang Hongshuai LEI Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and Structures Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering Beijing 100076China

The Schwarz primitive triply periodic minimal surface(P-type TPMS)lattice structures are widely used.However,these lattice structures have weak load-bearing capacity compared with other cellular structures.In this paper,an adaptive enhancement design method based on the non-uniform stress distribution in structures with uniform thickness is proposed to design the P-type TPMS lattice structures with higher mechanical properties.Two types of structures are designed by adjusting the adaptive thickness distribution in the TPMS.One keeps the same relative density,and the other keeps the same of non-enhanced region thickness.Compared with the uniform lattice structure,the elastic modulus for the structure with the same relative density increases by more than 17%,and the yield strength increases by more than 10.2%.Three kinds of TPMS lattice structures are fabricated by laser powder bed fusion(L-PBF)with 316L stainless steel to verify the proposed enhanced design.The manufacture-induced geometric deviation between the as-design and as-printed models is measured by micro X-ray computed tomography(μ-CT)scans.The quasi-static compression experimental results of P-type TPMS lattice structures show that the reinforced structures have stronger elastic moduli,ultimate strengths,and energy absorption capabilities than the homogeneous P-TPMS lattice structure.

关键词： additive manufacturing(AM) triply periodic minimal surface(TPMS) enhanced design model mechanical property micro X-ray computed tomography(u-CT)

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教育强国背景下我国高技能人才队伍建设:时代命题与优化路径

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中国职业技术教育 2024年第6期 59-65页

作者：朱敏洁王露莹浙江交通职业技术学院人文学院(马克思主义学院) 浙江交通职业技术学院

高技能人才队伍建设是推进教育强国建设的有力抓手,是全面建成社会主义现代化强国的重要途径。高技能人才是前沿技术落地的“技能延伸者”、是拓展领域边界的“技能迭代者”、是推动产业转型的“技能渗透者”。然而,我国高技能人才队伍... 详细信息

高技能人才队伍建设是推进教育强国建设的有力抓手,是全面建成社会主义现代化强国的重要途径。高技能人才是前沿技术落地的“技能延伸者”、是拓展领域边界的“技能迭代者”、是推动产业转型的“技能渗透者”。然而,我国高技能人才队伍建设仍存在数量与质量尚不能达到要求、人才培养与培训平台尚未充分建设、评价体系与激励机制尚不到位等现实问题。为加强新时代高技能人才队伍建设,提出树立新时代高技能人才培育发展观、实施高技能人才培育数字赋能行动、完善高技能人才培育产教融合平台、建立高技能人才技术技能水平评价体系。

关键词：职业教育教育强国高技能人才人才培养

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热膨胀系数可控二维双金属点阵结构

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Acta Mechanica Sinica 2022年第7期38卷 192-200,I0005页

作者：许梦川赵则昂王潘丁章一锦郭晓岗雷红帅方岱宁 Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-Functional Composite Materials and Structures Beijing Institute of TechnologyBeijing100081China

热膨胀系数可控的力学超结构,有望显著提高极端热环境下电子器件和光学设备的尺寸稳定性和指向精度.前期针对热膨胀可控力学超结构的设计理论和性能评价方法已开展了大量研究,但如何实现近各向同性可控热膨胀变形和结构高承载特性仍面... 详细信息

热膨胀系数可控的力学超结构,有望显著提高极端热环境下电子器件和光学设备的尺寸稳定性和指向精度.前期针对热膨胀可控力学超结构的设计理论和性能评价方法已开展了大量研究,但如何实现近各向同性可控热膨胀变形和结构高承载特性仍面临诸多挑战.本文提出一种双金属点阵超结构,宏观等效热膨胀系数调控范围为75 ppm/K-−45 ppm/K,宏观等效模量达到80 MPa,建立了考虑双金属材料真实连接边界条件的理论预示模型,可准确预测几何构型与材料组元对结构热变形的影响规律,并通过实验验证了几类典型铝、钛、因瓦合金双金属点阵超结构的可控热变形行为,与传统工程材料相比其性能更加优越.

关键词：因瓦合金热膨胀系数超结构热变形双金属尺寸稳定性光学设备点阵结构

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增材制造三维点阵结构设计、优化与性能表征方法研究进展

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航空制造技术 2022年第14期65卷 36-48,57页

作者：段晟昱王潘丁刘畅赵则昂周浩张啸雨雷红帅郭旭方岱宁北京理工大学北京100081 大连理工大学大连116023 中国空间技术研究院北京100094

增材制造技术与三维点阵结构技术是航空航天装备结构实现轻量化与多功能化的重要途径。针对增材制造三维点阵结构及其设计方法进行概述,重点介绍了增材制造三维点阵结构工程应用、轻质多功能三维点阵结构构型设计方法、三维点阵结构多... 详细信息

增材制造技术与三维点阵结构技术是航空航天装备结构实现轻量化与多功能化的重要途径。针对增材制造三维点阵结构及其设计方法进行概述,重点介绍了增材制造三维点阵结构工程应用、轻质多功能三维点阵结构构型设计方法、三维点阵结构多尺度计算方法与拓扑优化方法、增材制造三维点阵结构性能评价表征方法等方面的研究现状与进展,对增材制造三维点阵结构在材料–结构–功能一体化设计方面的发展趋势进行了展望。

关键词：增材制造(AM) 点阵结构结构设计拓扑优化性能表征

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树脂基复合材料缺陷表征与评价方法研究综述

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宇航总体技术 2023年第5期7卷 51-63页

作者：王潘丁牛国浩李元晨章凌雷红帅北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 北京宇航系统工程研究所北京100076

复合材料结构中的制造缺陷严重影响航天装备的服役性能,如何实现复合材料缺陷的高精度检测表征与评价对航天装备的安全性设计意义重大。针对树脂基复合材料缺陷的先进表征技术及评价方法进行概述,重点介绍了复合材料成型工艺与典型缺陷... 详细信息

复合材料结构中的制造缺陷严重影响航天装备的服役性能,如何实现复合材料缺陷的高精度检测表征与评价对航天装备的安全性设计意义重大。针对树脂基复合材料缺陷的先进表征技术及评价方法进行概述,重点介绍了复合材料成型工艺与典型缺陷类型、常用复合材料缺陷检测与原位表征技术和复合材料缺陷分析评价方法。通过对复合材料缺陷研究现状的梳理,可见计算机断层扫描技术和基于图像的数值计算方法正以其独特的精确度优势在复合材料缺陷的表征与分析领域崭露头角。同时还对先进的复合材料检测与评价技术在航天装备中复合材料结构安全性设计与可靠性分析方面的应用和发展趋势进行了展望。

关键词：纤维增强树脂基复合材料成型工艺缺陷缺陷表征性能评价

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面向新农科建设的“课—创—赛—产”四位一体实践教学体系优化与构建

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吉林省教育学院学报 2024年第6期40卷 144-150页

作者：王寅韩光李青澍李勇仲文晶李玉妍沈成君吉林农业大学教务处

实践教学作为培养学生理论联系实际、实践动手能力和创新能力的主要途径，是推进新农科建设和培养知农爱农新型人才的重要保障。吉林农业大学结合区域特色和学科优势，以重构人才培养方案为契机，构建了贯穿本科四年一体化设计、模块化... 详细信息

实践教学作为培养学生理论联系实际、实践动手能力和创新能力的主要途径，是推进新农科建设和培养知农爱农新型人才的重要保障。吉林农业大学结合区域特色和学科优势，以重构人才培养方案为契机，构建了贯穿本科四年一体化设计、模块化运行的“课内+课外”主辅结合实践课程矩阵，同时搭建了“6+6”交叉协作的大学生创新创业实践教育平台。通过集成“一院一赛”学科竞赛与国家级、省级大学生创新创业项目，形成实践“竞赛网络”；通过拓展校内外资源，探索现代产业学院协同实践育人新机制，促进产科教融合，最终构建形成“课为基础、创为驱动、赛为抓手、产为导向”的“课—创—赛—产”四位一体实践教学体系，为新农科建设和一流农科人才培养提供了坚实基础和重要保障。

关键词：新农科建设农学类专业实践教学体系教学改革人才培养

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商洛主推玉米品种萌发期抗旱性评价

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陕西农业科学 2022年第12期68卷 39-42,96页

作者：吴秀宁何军锋宁攀丁胡繁星王文博吴义钏商洛学院健康管理学院陕西商洛726000 洛南县农民科技教育信息中心陕西洛南726100 商洛学院生物医药与食品工程学院陕西商洛726000

以6份商洛地区主推玉米品种为供试材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫的方法,测定发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长等9个萌发指标的变化,并通过加权隶属函数法对供试玉米品种萌发期抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)与清水对照相比... 详细信息

以6份商洛地区主推玉米品种为供试材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫的方法,测定发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长等9个萌发指标的变化,并通过加权隶属函数法对供试玉米品种萌发期抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)与清水对照相比,干旱处理后的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长和根体积均有不同程度下降;胚根干重、胚芽干重、贮藏物质转运率呈下降趋势,根冠比呈增加趋势。(2)隶属函数法计算综合评价值(D值),供试品种萌发期抗旱性分为2类:万瑞6号、安森7号和秦鑫1708为强抗旱型;兆玉951、正大658和登海11为弱抗旱型。(3)根体积、储藏物质转运率和根冠比所占权重较大,可作为玉米品种萌发期抗旱性筛选的评价指标。

关键词：玉米萌发期抗旱性综合评价

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A New Nonlinear Companding Algorithm Based on Tangent Linearization Processing for PAPR Reduction in OFDM Systems

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China Communications 2020年第8期17卷 133-146页

作者： Kaiming Liu Li wang Yuan'an Liu School of Electronic Engineering Beijing University of Posts and TelecommunicationsBeijing 100876China Beijing Key Laboratory of Work Safety Intelligent Monitoring Beijing University of Posts and TelecommunicationsBeijing 100876China

In this paper, a novel nonlinear companding transform(NCT) is proposed to reduce the Peak-to-Average Power Ratio(PAPR) of orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) signals. The companding function is designed based on continuously differentiable reshaping of the probability density function(PDF) of signal amplitudes. The original PDF is cut off for PAPR reduction, and lower and medium segments of original PDF are scaled and linearized respectively, for maintaining power and cumulative distribution constraints. The linearized segment is set to be the tangent of the scaled version at the inflexion point, so as to reduce the out-ofband(OOB) radiation as much as possible. Parameters of the proposed scheme are solved under joint constraints of constant power and unity cumulative distribution. A new receiving method is also proposed to improve the bit error rate(BER) performance of OFDM systems. Simulation results indicate the proposed scheme can achieve better OOB radiation and BER performance at same PAPR levels, compared with existing similar companding algorithms.

关键词： OFDM PAPR nonlinear companding transform tangent linearization

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金属增材制造若干关键力学问题研究进展

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力学进展 2021年第3期51卷 648-701页

作者：廉艳平王潘丁高杰刘继凯李取浩刘长猛贺小帆高亮李好雷红帅李会民肖登宝郭旭方岱宁北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 华中科技大学航空航天学院武汉430074 山东大学机械工程学院济南250100 北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 大连理工大学运载工程与力学学部辽宁116023

金属增材制造是一种兼顾复杂结构和高性能构件成形需求的颠覆性制造技术,在航空、航天、交通、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间.该技术大规模推广应用所面临的制造效率和控形保性挑战是一个涉及力学、光学、材料、机械、控制等... 详细信息

金属增材制造是一种兼顾复杂结构和高性能构件成形需求的颠覆性制造技术,在航空、航天、交通、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间.该技术大规模推广应用所面临的制造效率和控形保性挑战是一个涉及力学、光学、材料、机械、控制等多学科交叉的难题.本文针对其中涉及的若干关键力学问题,阐述了近年来国内外在面向金属增材制造的结构拓扑优化设计、制造过程数值模拟、成形材料与结构的缺陷表征和性能评价方面的研究进展,并对金属增材制造的结构设计-制造模拟-性能评价的发展趋势进行了展望.

关键词：增材制造拓扑优化数值模拟缺陷分析力学性能

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