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C_(2)H_(2)流量对反应溅射石墨制备非晶碳膜层结构及性能影响研究

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表面技术 2024年第3期53卷 113-122页

作者：刘京周鞠鹏飞周宏邢明秀吴国华张鼎元上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分... 详细信息

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析膜层的微观结构,采用纳米压痕仪表征膜层的力学性能,采用球盘式摩擦磨损试验机、白光干涉仪和光学显微镜表征膜层摩擦学性能。结果通过反应溅射法制备了致密均匀的非晶碳,分析发现,所有薄膜表层均含有一定量O元素(原子数分数为6.36%~13.86%)。经Ar^(+)刻蚀后,大部分膜层的O含量可降至1%以下;随着乙炔流量的增加,膜层的硬度(H)、弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)均呈先增后减的趋势,在乙炔流量为10 cm^(3)/min时膜层的硬度和弹性模量达到最大值,分别为27.93、233.55 GPa;摩擦学性能测试结果显示,膜层的平均摩擦因数在0.09~0.11之间,在启动阶段摩擦因数随着氢元素(H)含量的增加呈下降趋势,5 cm^(3)/min试样的膜层的耐磨性最高、磨损量最小,其磨损量为0.72×10^(−16)m^(3)/(N·m)。结论通过调节反应溅射石墨过程中乙炔的流量,可调控非晶碳中sp^(3)/sp^(2)、H含量,进而达到调控非晶碳力学性能、摩擦学性能的目的。

关键词：乙炔反应溅射非晶碳微观结构力学性能摩擦学性能

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供水泵站智慧化管理系统的功能架构与实现

中国市政工程 2024年第1期 46-50,153页

作者：鄢铭王家华陈红勋朱泽辉吴咏谭昭林挺上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125 上海大学力学与工程科学学院上海200072 上海水泵制造有限公司上海201414

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要... 详细信息

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要保证泵站机组的安全运行,需要对泵站机组的运行状态进行实时监测和有效干预,以防止故障的发生。同时在故障出现时,应能准确诊断并加以处置,以确保安全。对于优化运行而言,要科学地分析系统的能量需求,在把握能量需求的基础上,优化供水泵站的水泵运行台数和运行参数,可实现供水泵站的高效运行;对于运行状态评估和故障诊断而言,要研究能评估泵站健康状态和故障诊断的数据监测手段,通过有效算法对泵站系统设备的健康状态进行评估。基于泵站高效和安全的需求,提出市政供水泵站智慧化管理系统的功能和软硬件架构,并结合实际案例对相关算法进行说明。研究为供水泵站智慧系统的设计和实现提供有力支持。

关键词：供水泵站智慧化管理优化运行运行状态评估故障诊断算法

激光清洗工艺对航空铝合金组织及疲劳性能的影响研究

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中国激光 2024年第16期51卷 90-99页

作者：程程余玮琛丁瑶邱太文富双超唐云洋中国商飞上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所上海201324 中国商飞上海飞机制造有限公司计量测试中心上海201324

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率... 详细信息

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时,可去除铝合金表面环氧底漆涂层,但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时,表面温度最高不超过115℃,未观察到明显的热影响区,材料表面10μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后,材料的硬度增加,并且随着激光功率、频率、能量密度的增加,硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示,激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明,与空白试样相比,激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11.76%,这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后,激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

关键词：激光技术激光清洗航空铝合金热影响区力学性能疲劳性能

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CMG框架伺服控制与隔振器耦合稳定性分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 287-294页

作者：潘望白吕亮亮王董华刘钰方贤亮吴琳娜上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载... 详细信息

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载荷的影响。建立伺服机构三环控制模型和一个单自由度隔振器模型,揭示了隔振器引起伺服系统速度环耦合失稳的现象。通过分析隔振器频率、阻尼比、惯量等关键设计参数对速度环稳定性的影响,对隔振器进行详细设计,试验结果全流程验证了考虑伺服机构控制稳定性的CMG隔振器设计流程和隔振效果,为同类型产品设计提供了工程经验。

关键词：控制力矩陀螺(CMG) 隔振器伺服控制稳定性分析

锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 342-351页

作者：王贤锋邹凡刘畅安庆龙陈明上海飞机制造有限公司上海201324 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能.

关键词：碳纤维增强复合材料锪窝圆角半径机械连接有限元仿真

固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响

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工程塑料应用 2024年第10期52卷 84-90页

作者：骆严刘宇婷孔娇月上海飞机制造有限公司上海201314

在芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理过程中,需对蜂窝零件进行多次加热固化,这可能会导致蜂窝芯材的尺寸收缩,从而导致零部件产生凹陷。因此,有必要研究固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响规律,为飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯结构的... 详细信息

在芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理过程中,需对蜂窝零件进行多次加热固化,这可能会导致蜂窝芯材的尺寸收缩,从而导致零部件产生凹陷。因此,有必要研究固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响规律,为飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理填补方案提供参考依据。研究了不同修理固化温度及固化循环次数对国产及国外几种芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响。通过对每次固化后的蜂窝芯材尺寸进行测试,探究蜂窝芯材的收缩规律。结果表明,经中高温(121℃)和高温(177℃)下修理固化循环多次后,国产与国外的蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于经中低温(93℃)和低温(66℃)固化加热循环后的收缩程度;经5次修理加热循环后,几种蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于第1次修理固化后的收缩程度;对于相同厚度的国产和国外蜂窝芯材,经多次固化循环后,国产蜂窝芯材的收缩程度更低。总体而言,芳纶纸蜂窝芯材在常见修理温度下多次热历程循环后,蜂窝芯材加热后的收缩程度较小,具有良好的尺寸稳定性,能够较好地满足蜂窝夹芯结构多次修理填补的需求。

关键词：固化循环芳纶纸蜂窝芯尺寸收缩航空应用热历程

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基于表达式树的顺序柔性车间调度问题求解

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2036-2043页

作者：胡瑞淇程辉张执南上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海航天设备制造总厂有限公司上海200240

为求解顺序柔性车间调度问题,提出一种表达式树结构的描述模型和一种工序顺序的随机生成方法,建立了以最大完工时间为优化目标的数学模型及其遗传算法求解流程;设计了相应的染色体编解码方法,并根据编码方式选择合适的遗传操作,该编码由... 详细信息

为求解顺序柔性车间调度问题,提出一种表达式树结构的描述模型和一种工序顺序的随机生成方法,建立了以最大完工时间为优化目标的数学模型及其遗传算法求解流程;设计了相应的染色体编解码方法,并根据编码方式选择合适的遗传操作,该编码由0和1组成,描述形式简洁且任意形式均表示可行解。在不同规模及柔性指标的测试案例上进行实验,以平均解和标准差作为指标评价了模型的有效性。通过与无顺序柔性模型、随机顺序模型和柔性工序段模型对比,验证了表达式树模型的优化性能。

关键词：柔性车间调度工序顺序柔性表达式树遗传算法

基于GPU加速的三维堆芯物理程序STORK的开发与验证

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原子能科学技术 2024年第3期58卷 662-671页

作者：俞陆林杨高升陈国华卑华蒋校丰高明敏王涛上海核星核电科技有限公司上海201103 核电运行研究(上海)有限公司上海200126

基于小型多GPU计算平台,采用二维全堆逐层特征线方法(MOC)和三维逐棒(pin-by-pin)三阶简化球谐函数方法(SP3方法)相耦合的方式开发了堆芯三维输运中子学计算程序STORK。在方法论方面,首先通过对堆芯各轴向层的二维MOC输运计算在线产生... 详细信息

基于小型多GPU计算平台,采用二维全堆逐层特征线方法(MOC)和三维逐棒(pin-by-pin)三阶简化球谐函数方法(SP3方法)相耦合的方式开发了堆芯三维输运中子学计算程序STORK。在方法论方面,首先通过对堆芯各轴向层的二维MOC输运计算在线产生栅元均匀化截面以及超级均匀化修正因子(SPH因子),然后采用SP3方法进行pin-by-pin三维堆芯计算。在程序开发方面,采用了CUDA、C++和Python的混合编程,且所有计算模块都基于CUDA/C++开发,并进行了大量的性能优化。通过对C5G7三维插棒基准题和VERA基准题的验证表明,与国际上同类中子学计算软件相比,基于CPU/GPU异构系统开发的STORK程序在计算效率和计算成本方面都具有明显优势。

关键词：中子输运图形处理器特征线方法在线均匀化逐棒 SP3 超级均匀化方法

Ti6Al4V/NiTi异质功能材料原位梯度增材成形与界面组织演化(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 196-206页

作者：高佳丽汪徐郝云波王志强赵凯上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在... 详细信息

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备,并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理,实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形,分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明:经组分梯度优化后,梯度层界面之间呈良好的冶金结合;随着NiTi组分逐渐增加,从Ti6Al4V区到NiTi区,相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi_(2)→NiTi_(2)→NiTi_(2)+NiTi→NiTi→NiTi+Ni3Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV,40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi_(2)强化相的析出而具有最高的硬度值,硬度值为576 HV±5 HV。

关键词：激光熔化沉积异质功能材料原位梯度增材制造界面组织等能量密度成形