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In-situ additive manufacturing of high strength yet ductility titanium composites with gradient layered structure using N_(2)

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International Journal of Extreme Manufacturing 2024年第3期6卷 387-409页

作者： Yunmian Xiao Changhui Song Zibin Liu Linqing Liu Hanxiang Zhou Di Wang yongqiang yang School of Mechanical and Automotive Engineering South China University of TechnologyGuangzhou 510641People’s Republic of China

It has always been challenging work to reconcile the contradiction between the strength and plasticity of titanium *** powder bed fusion(LPBF) is a convenient method to fabricate innovative composites including those inspired by gradient layered *** this work,we used LPBF to selectively prepare Ti N/Ti gradient layered structure(GLSTi)composites by using different N_(2)–Ar ratios during the LPBF *** systematically investigated the mechanisms of in-situ synthesis Ti N,high strength and ductility of GLSTi composites using microscopic analysis,TEM characterization,and tensile testing with digital image ***,a digital correspondence was established between the N_(2) concentration and the volume fraction of LPBF in-situ synthesized Ti *** results show that the GLSTi composites exhibit superior mechanical properties compared to pure titanium fabricated by LPBF under pure ***,the tensile strength of GLSTi was more than 1.5times higher than that of LPBF-formed pure titanium,reaching up to 1100 MPa,while maintaining a high elongation at fracture of 17%.GLSTi breaks the bottleneck of high strength but low ductility exhibited by conventional nanoceramic particle-strengthened titanium matrix composites,and the hetero-deformation induced strengthening effect formed by the Ti N/Ti layered structure explained its strength-plasticity balanced *** microhardness exhibits a jagged variation of the relatively low hardness of 245 HV0.2 for the pure titanium layer and a high hardness of 408 HV0.2 for the N_(2) in-situ synthesis *** study provides a new concept for the structure-performance digital customization of 3D-printed Ti-based composites.

关键词： laser powder bed fusion layered structure composites in-situ synthesis TiN strength-plasticity synergy

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计及表面残余应力的旋转凸凹型纳米圆板失稳分析

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 409-415页

作者：杨勇强杨萍张旭乐陕西科技大学机电工程学院西安710021 陕西科技大学电子信息与人工智能学院西安710021

根据纳米材料表面残余应力和弹性板小挠度理论,建立旋转凸凹型纳米圆板横向振动微分方程,采用微分求积法得到不同条件下凸凹型纳米圆板的无量纲复频率随无量纲角速度和无量纲表面残余应力参数变化情况。研究结果显示:在周边固支和简支... 详细信息

根据纳米材料表面残余应力和弹性板小挠度理论,建立旋转凸凹型纳米圆板横向振动微分方程,采用微分求积法得到不同条件下凸凹型纳米圆板的无量纲复频率随无量纲角速度和无量纲表面残余应力参数变化情况。研究结果显示:在周边固支和简支条件下,旋转凸凹型纳米圆板均发生第1阶发散失稳现象。在其他条件一定的情况下,周边固支凹型纳米圆板的临界失稳角速度小于凸型纳米圆板,周边简支凹型纳米圆板的临界失稳角速度大于凸型纳米圆板。临界失稳角速度随着表面残余应力的增加而增大,临界表面残余应力随着无量纲角速度的增加而增大。

关键词：纳米圆板横向振动表面残余应力发散失稳

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考虑环境温度效应的隔震橡胶支座力学性能试验

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哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 91-103页

作者：庞辉姜涛戴君武杨永强柏文地震工程与工程振动重点实验室(中国地震局工程力学研究所) 哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080 北华大学土木与交通学院吉林吉林132013

为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座(LRB700以及LNR700)开展一系列不同温度(-20、0、23℃)、不同频率(0.2、0.25、0.3 Hz)以及不同剪应变(50%、100%、250%)的压剪试验。鉴... 详细信息

为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座(LRB700以及LNR700)开展一系列不同温度(-20、0、23℃)、不同频率(0.2、0.25、0.3 Hz)以及不同剪应变(50%、100%、250%)的压剪试验。鉴于高速高压(15 MPa的竖向压应力)试验设备本身会产生较大的惯性力以及摩擦力,分别提供相应的修正方案以便准确获得支座的力学性能指标。结果表明:随着加载圈数的增加,LRB700内部铅芯的温度变化较为明显,并呈现关于高度的对称性,而LNR700内壁温度变化很小;LRB700及LNR700的相关力学性能指标(如水平屈服剪力、屈服后水平刚度以及水平等效刚度)随环境温度的降低都表现出不同程度的上升趋势,其中,LRB700水平屈服剪力上升15%~32%,LRB700屈服后水平刚度上升7%~16%,LRB700与LNR700水平等效刚度分别上升12%~23%、5%~16%。基于上述结果并结合相关规范针对LRB700以及LNR700提出考虑环境温度效应的力学性能调整系数。

关键词：隔震橡胶支座考虑环境温度修正方案性能指标性能调整系数

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激光增材成形纯锌的微观组织及力学性能各向异性研究(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 130-140页

作者：赵彦喆董志王迪宋长辉杨永强韩昌骏华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和... 详细信息

重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和分布进行了表征。结果表明:纯Zn试样在垂直平面上存在粗柱状晶,平均晶粒尺寸约为17.24μm,晶粒取向优先沿方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的■与■纤维织构,等轴晶的平均晶粒尺寸为10.21μm,相比垂直平面减小了约40.8%。沿水平平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为123.5 MPa和11.7%,而沿垂直平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为108.0 MPa和14.1%。SLM成形纯锌在微观结构与力学性能上均存在明显的各向异性:沿水平平面成形的试样的强度高,归因于更细小的晶粒尺寸和更大的初始位错密度;沿垂直平面成形的试样的延展性更好,则是因为更多的高角度晶界有效阻碍了裂纹偏转。研究结果揭示了激光选区熔化增材制造纯Zn的微宏观各向异性机理,为Zn在医用植入物中的应用提供了理论参考。

关键词：激光技术激光选区熔化纯锌各向异性力学性能微观组织

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基于普查数据的地震灾害隐患评估及其影响因素分析

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震灾防御技术 2024年第2期19卷 207-215页

作者：吕伟超杨永强戴君武中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

地震灾害隐患评估是第一次全国自然灾害综合风险普查涵盖的工作,随着地震灾害隐患评估工作的推进,多省市承灾体地震灾害隐患评估工作相继完成,为利用普查结果辅助有关部门有针对性地做出决策,需分析承灾体隐患评估的影响因素。基于第一... 详细信息

地震灾害隐患评估是第一次全国自然灾害综合风险普查涵盖的工作,随着地震灾害隐患评估工作的推进,多省市承灾体地震灾害隐患评估工作相继完成,为利用普查结果辅助有关部门有针对性地做出决策,需分析承灾体隐患评估的影响因素。基于第一次全国自然灾害综合风险普查项目建筑调查数据,首先统计分析某省级行政区内不同烈度区域及峰值加速度调整区内5类承灾体数量、抗震设防水平、变形损伤现状、建造年代等情况;其次采用隐患等级技术评定规范计算承灾体单体隐患指数,并给出不同类别区域地震灾害隐患等级;最后结合烈度调升及峰值加速度调整情况对隐患评定结果影响因素进行对比分析。研究结果表明,烈度和设防峰值加速度提升均会使承灾单体及区域隐患等级整体提高;农村建筑区域地震灾害隐患等级总体较高,其中农村非住宅为地震灾害重点隐患的主要承灾体;重点隐患单体中变形损伤的影响随抗震设防烈度的升高而降低,一般隐患等级单体中变形损伤及建造年代的影响随抗震设防烈度的升高而降低。

关键词：综合风险普查地震灾害隐患评估地震灾害隐患等级隐患等级影响因素

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激光选区熔化成形低角度无支撑结构的方法与工艺研究(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 160-172页

作者：胡伟南冯颖王迪闫星辰蒋梦龙晋刚杨超杨永强吴杰华陈思敏华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 广东省科学院新材料研究所广东广州510075 广州城市理工学院机械工程学院广东广州510800 澳门城市大学创新设计学院中国澳门999078 深圳市金石三维打印科技有限公司广东深圳518107

为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明:过高或者... 详细信息

为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明:过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响,采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印。将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分,基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性,应用下表面工艺区域的面积越大,悬垂样件的成形性越好。对上下表面的成形机理进行了深入分析,结果显示,下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响,而上表面除了受粘粉影响外,还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响。最终,成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件,证明了所提低角度成形方法的可行性。

关键词：激光技术激光选区熔化无支撑打印低角度成形机理表面质量

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致密砂岩孔喉结构分析与渗透率预测方法——以川中地区侏罗系沙溪庙组为例

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石油实验地质 2024年第1期46卷 202-214页

作者：陈少云杨勇强邱隆伟王小娟杨保良叶热杰普·哈布腊什木中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院成都610041

致密砂岩储层孔喉结构精细表征和渗透性预测是优质储层评价和开发的关键。以川中地区侏罗系沙溪庙组为例,利用高压压汞实验和分形理论,对孔喉结构进行静态表征,探讨孔喉结构、分形维数、储层物性之间的关系,进而分析孔喉结构对渗透率的... 详细信息

致密砂岩储层孔喉结构精细表征和渗透性预测是优质储层评价和开发的关键。以川中地区侏罗系沙溪庙组为例,利用高压压汞实验和分形理论,对孔喉结构进行静态表征,探讨孔喉结构、分形维数、储层物性之间的关系,进而分析孔喉结构对渗透率的贡献,建立渗透率预测模型。沙溪庙组样品可分为4种类型:Ⅰ类样品排驱压力低、物性好、孔隙连通性好、平均分形维数为2.11,孔隙以半径大于0.1μm的大孔和中孔为主,半径大于1μm的孔喉贡献了90%以上的渗透率;Ⅱ类样品排驱压力在0.4~1.0 MPa之间,平均孔渗分别为9.72%、0.375×10^(-3)μm^(2),分形维数为2.20,半径大于0.1μm的中孔含量上升,并贡献了大部分渗透率;Ⅲ、Ⅳ类样品排驱压力与分形维数明显高于Ⅰ、Ⅱ类样品,孔隙度低且缺乏大孔导致渗透率较低。半径大于0.1μm的大孔和中孔贡献了沙溪庙组98%以上的渗透率。分形维数是指示孔喉结构的良好标志,分形维数与孔喉半径、最大进汞饱和度、渗透率均呈现明显的负相关关系,而与排驱压力、孔喉相对分选系数呈正相关关系。分形维数与孔喉组成有着强相关性,基于分形维数、孔隙度、最大孔喉半径建立了“孔隙型”储层渗透率定量预测模型。

关键词：分形维数孔喉结构渗透率致密砂岩沙溪庙组侏罗系川中地区

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Triaxial elastoplastic damage constitutive model of unreinforced clay brick masonry wall

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2023年第1期22卷 157-172页

作者： Wu Biye Dai Junwu Bai Wen yang yongqiang Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration Institute of Engineering MechanicsChina EarthquakeAdministrationHarbin 150080China Key Laboratory of Earthquake Disaster Mitigation Ministry of Emergency ManagementHarbin 150080China

Due to differences in the properties of composition materials and construction techniques,unreinforced masonry is characterized by low strength,anisotropy,nonuniformity,and low *** order to accurately simulate the mechanical behavior of unreinforced brick masonry walls under static and dynamic loads,a new elastoplastic damage constitutive model was proposed and the corresponding subroutine was developed based on the concrete material constitutive *** the proposed constitutive model,the Rankine strength theory and the Drucker-Prager strength theory were used to define the tensile and compressive yield surface function of materials,***,the stress updating algorithm was modified to consider the tensile plastic permanent deformation of masonry *** verify the accuracy of the proposed constitutive model,numerical simulations of the brick masonry under monotonic and cyclic uniaxial tension and compression loads were carried *** among the numerical and theoretical and experimental results show that the proposed model can properly reflect the masonry material mechanical ***,the numerical models of four pieces of masonry walls with different mortar strengths were *** cyclic loadings were applied and the results show that the proposed constitutive model can properly simulate the wall shear failure characteristics,and the force-displacement hysteretic curves obtained by numerical simulation are in good agreement with the ***,the proposed elastic-plastic damage constitutive model can simulate the nonlinear behavior of unreinforced brick masonry walls very well,and can be used to predict the structural response of masonry walls.

关键词： brick masonry elastoplastic model calibration parameters numerical simulation damage variable

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低温燃料电池在汽车工程中的供储能特性分析

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储能科学与技术 2024年第7期13卷 2483-2485页

作者：李淼盖克荣周凤颖黄欢杨永强北京工业职业技术学院机电工程学院北京100042 北京联合大学机器人学院北京100101

低温燃料电池作为一种先进的能源技术,其在汽车工程中的应用日益受到关注。首先,低温燃料电池技术可以直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能,无须经过燃烧过程,因此其能量转换效率远高于传统的内燃机。这种高效性使得低温燃料电池汽车... 详细信息

低温燃料电池作为一种先进的能源技术,其在汽车工程中的应用日益受到关注。首先,低温燃料电池技术可以直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能,无须经过燃烧过程,因此其能量转换效率远高于传统的内燃机。这种高效性使得低温燃料电池汽车能够在保证动力性能的同时,降低能源消耗,提高行驶里程。其次,低温燃料电池在反应过程中主要产生水和热,不产生有害的尾气和颗粒物,从而实现了零排放。此外,低温燃料电池可以使用可再生能源(如太阳能、风能等)产生的氢气作为燃料,从而实现能源的循环利用。综上,针对低温燃料电池在汽车工程中的供储能特性展开分析综述。

关键词：低温燃料电池汽车工程供储能特性能源技术能量转换动力性能

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110t转炉倾动控制系统改造优化

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工业加热 2024年第4期53卷 24-29页

作者：杨永强张建龙杨小兵酒钢集团宏兴股份公司不锈钢分公司甘肃嘉峪关735100

不锈钢110 t转炉自动化控制系统采用西门子S7-300PLC进行启动、停止、故障等逻辑控制,2套交流西门子变频器完成电机的闭环动态调节,2台电机采用主从控制方式保证负荷平衡。2台变频器与PLC之间采用Profibus-DP通信。主要针对转炉倾动系... 详细信息

不锈钢110 t转炉自动化控制系统采用西门子S7-300PLC进行启动、停止、故障等逻辑控制,2套交流西门子变频器完成电机的闭环动态调节,2台电机采用主从控制方式保证负荷平衡。2台变频器与PLC之间采用Profibus-DP通信。主要针对转炉倾动系统运行过程中存在的问题,重点阐述了倾动变频控制系统升级优化改造方案,基于西门子新一代变频器S120为核心升级转炉倾动控制系统,通过组建新的控制方式解决双驱动倾动系统运行中相互拖拽、抱闸控制方式不可靠、转炉点头等问题,提升控制精度,达到增强设备安全稳定运行的目的。实践表明改造优化后的转炉倾动控制系统动态响应速度快,系统安全性更高,能够满足转炉冶炼工艺对于安全性、稳定性、可靠性、高效性、精确性控制的要求。

关键词：倾动双驱动系统拖拽抱闸控制安全稳定运行动态响应

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