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考虑车型差异影响的乘用车车身生命周期评价

环境科学学报 2024年第1期44卷 462-476页

作者：李新宇廖煜民张元昊余光海合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009 合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室合肥230009

尽管汽车轻量化能够有效降低使用阶段的环境影响,但在全生命周期包括原材料获取、制造及装配、运输、运行使用以及回收的考虑下,轻量化并不一定能达到节能减排的效果.针对此问题,本文建立了包含乘用车各个阶段生命周期评价模型,在考虑... 详细信息

尽管汽车轻量化能够有效降低使用阶段的环境影响,但在全生命周期包括原材料获取、制造及装配、运输、运行使用以及回收的考虑下,轻量化并不一定能达到节能减排的效果.针对此问题,本文建立了包含乘用车各个阶段生命周期评价模型,在考虑车型差异的基础上,采集奇瑞公司的4款微型车及市面上销量较大的4款紧凑型和4款中大型车车身,分别进行了生命周期评价,分析其化石能源消耗、矿产资源消耗及环境排放.清单分析结果表明:①在当前我国电力结构下,铝制车身在全生命周期内具有较大的优势,主要体现在制造装配及运行使用阶段,而钢制车身在原材料获取阶段表现出较低的能耗和环境排放;②对于采用不同的动力系统的车身而言,在设定的功能单位行驶里程内,纯电动汽车仅在化石能源消耗方面优于内燃机汽车.在上述结果的基础上,重点讨论了在未来电力结构的变化、行驶里程增加及回收处理过程优化的3种情境下12种车身的环境影响变化,铝制车身和电动汽车在环境影响方面的优势会更加凸显.本研究有助于为我国汽车生产企业及其上下游产业链条面向碳中和的产品绿色设计及碳足迹降低提供借鉴.

关键词：生命周期评价车身轻量化节能减排环境影响

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考虑表面形貌效应的球体入水动力学特性研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第6期54卷 176-188页

作者：王兆长刘小君童宝宏张国涛刘焜焦云龙安徽工业大学机械工程学院马鞍山243000 合肥工业大学摩擦学研究所合肥230000 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

运动体入水现象广泛存在于自然界和海洋工程等领域,如各种水生生物水上行走、大型船舶海上航行以及鱼雷水下行进等,在运动体表面构筑气腔对实现水下减阻具有重要意义.本文通过控制腐蚀溶液的高度制备了微结构面积占有率不同的球体,分析... 详细信息

运动体入水现象广泛存在于自然界和海洋工程等领域,如各种水生生物水上行走、大型船舶海上航行以及鱼雷水下行进等,在运动体表面构筑气腔对实现水下减阻具有重要意义.本文通过控制腐蚀溶液的高度制备了微结构面积占有率不同的球体,分析了微结构面积占有率不同的球体垂直入水多相流动过程和减阻特性,并从能量角度揭示了非对称入水气腔偏转机制.研究结果表明,非对称微结构球体入水过程中由于水平方向动量传递不平衡使其球体轨迹发生横向偏移;当非对称微结构球体入水出现气腔夹带时,表面的无滑移边界条件转变成了气-液界面的自由滑移边界条件,使得流体阻力降低了82.9%-93.4%.本研究通过调控球体的表面形貌产生的非对称气腔为调控水下航行体的运动轨迹提供了一种新的策略.

关键词：表面形貌效应入水气腔流体动力减阻

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内嵌轻质混凝土墙板部分包裹混凝土T形柱-H型钢梁装配式框架的抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第11期 19-30页

作者：王波杨帆王静峰孙嘉合肥工业大学土木与水利工程学院合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室合肥工业大学水泥基材料低碳技术与装备教育部工程研究中心

为研究内嵌轻质混凝土(ALC)墙板的部分包裹混凝土(PEC)T形柱-H型钢梁装配式框架的抗震性能，进行了两层一跨的1榀PEC-T形柱框架和1榀内嵌ALC墙板PEC-T形柱框架低周反复荷载对比试验，观察框架破坏现象，分析其滞回曲线、骨架曲线、刚度... 详细信息

为研究内嵌轻质混凝土(ALC)墙板的部分包裹混凝土(PEC)T形柱-H型钢梁装配式框架的抗震性能，进行了两层一跨的1榀PEC-T形柱框架和1榀内嵌ALC墙板PEC-T形柱框架低周反复荷载对比试验，观察框架破坏现象，分析其滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等。试验研究结果表明：PEC-T形柱-H型钢梁框架结构具有良好的抗震性能，两榀框架的屈服位移角约为1/130和1/110,而破坏位移角约为1/35,两榀框架各层的位移延性系数均大于2,满足结构抗震设计的要求；ALC墙板对框架刚度、承载力及耗能能力的贡献主要体现在受力初期，随着结构变形的进一步增加，ALC墙板提前退出工作，荷载主要由主体结构承担，且屈服后由于ALC墙板与主体结构的相互滑移导致框架后期整体耗能能力降低。通过有限元软件ABAQUS建立装配式框架有限元模型，发现弱填充墙对框架节点区影响较小，但随着上部层间刚度的增加，底层框架柱截面剪力占比提高，导致底层框架柱出现剪切滞后以及剪切破坏。

关键词：装配式框架部分包裹混凝土T形柱 ALC墙板拟静力试验有限元分析抗震性能

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核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展

中国材料进展 2024年第9期43卷 807-823页

作者：吴玉程盛学洋马冰王珊张一帆刘家琴合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学有色金属材料与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009 合肥工业大学先进能源材料与环境国际科技合作基地安徽合肥230009 合肥工业大学工业与装备研究院安徽省先进复合材料设计与应用工程研究中心安徽合肥230009

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟... 详细信息

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。

关键词：核聚变能金属铍碳基材料钨基材料偏滤器靶板材料

环形脱空对圆钢管混凝土柱抗侧向冲击性能的影响分析

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振动与冲击 2024年第16期43卷 92-102,145页

作者：沈奇罕刘俊杰朱维军王静峰谢强合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学水泥基材料低碳技术与装备教育部工程研究中心合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化安徽省协同创新中心合肥230009

近年来随着社会机械化水平的不断提高和交通事业的飞速发展,车辆、船舶及飞行器等机械撞击城市高架、跨河桥梁墩柱等事故的发生频率显著提升。而实际钢管混凝土(concrete-filled steel tubular, CFST)结构由于材料特性或服役环境等问题... 详细信息

近年来随着社会机械化水平的不断提高和交通事业的飞速发展,车辆、船舶及飞行器等机械撞击城市高架、跨河桥梁墩柱等事故的发生频率显著提升。而实际钢管混凝土(concrete-filled steel tubular, CFST)结构由于材料特性或服役环境等问题普遍存在脱空缺陷情况,但目前有关脱空缺陷对CFST冲击性能的影响研究仍相对较少。为此,构建了侧向冲击作用下含环形脱空圆钢管混凝土柱有限元分析模型,并通过相关试验验证模型的准确性。揭示了环形脱空对圆钢管混凝土柱在侧向冲击作用下破坏模式、时程曲线特征、冲击全过程应力应变发展和界面接触行为的影响机理,系统研究了脱空率、轴压比、边界条件、径厚比、冲击速度和冲击质量等诸多参数对侧向冲击作用下含环形脱空圆钢管混凝土柱冲击力、挠度变形和耗能等动力响应的影响规律。结果表明,环形脱空的存在将逐步降低圆钢管混凝土柱的抗侧向冲击能力。随着脱空率的增大,圆钢管混凝土柱的冲击力和耗能逐步减小,挠度变形相应增大。同时,由于缺乏混凝土的有效支撑,钢管在侧向冲击作用下的凹陷变形程度也随着脱空率的增大而愈发显著。

关键词：环形脱空钢管混凝土(CFST) 侧向冲击数值分析破坏机理

玻璃破碎新鲜表面吸气特性及其诱导下快速抽气新方法研究

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真空科学与技术学报 2024年第3期44卷 204-211页

作者：叶俊锋王玉青王旭迪梅正卫毕海林吴慕遥合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

高真空获得及维持技术对微纳材料制备、微电子设备制造、真空电子器件工艺优化等领域的科学研究及工业应用至关重要。文章面向高真空获得及维持过程中吸气材料吸气机理解析及寻优材料替代之关键科学问题,致力于克服传统高真空技术维持... 详细信息

高真空获得及维持技术对微纳材料制备、微电子设备制造、真空电子器件工艺优化等领域的科学研究及工业应用至关重要。文章面向高真空获得及维持过程中吸气材料吸气机理解析及寻优材料替代之关键科学问题,致力于克服传统高真空技术维持高真空状态能耗高、传统高真空获得方法依赖于昂贵设备和复杂操作等缺陷,提出了一种基于玻璃破碎新鲜表面诱发高真空获得及压力下限突破的新方法;文章首先开展了吸气成分及分压力测试实验及最大有效抽速实验研究。实验结果表明新鲜玻璃破碎表面具备吸气效应;解析玻璃新鲜表面吸附的主要气体成分及分压力变化,剖析出主要吸附气体组分为氢气和氮气;定量评估了新方法的抽气能力,利用蒙特卡洛方法仿真分析了泵出口管道的传输概率,获得新方法的最大有效抽速。相比现有真空获得和维持技术,文章所提出的新方法具有易激活、材料性价比高、抽速可观等优势,有助于为狭小空间高真空获得及维持提供新型技术途径及应用有效性参考。

关键词：高真空获得新鲜表面诱发快速抽气最大有效抽速

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第二相成分改性硬质合金的研究进展

稀有金属与硬质合金 2024年第3期52卷 76-83页

作者：杨宇朱晓勇昝祥罗来马刘家琴吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心安徽合肥230009 高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心安徽合肥230009 合肥工业大学工业与装备技术研究院安徽合肥230009

系统地论述了第二相成分改性硬质合金的研究进展,介绍了在碳化钨(WC)基硬质合金中添加第二相元素或化合物成分改性硬质合金的作用机理、改性剂种类及力学性能,并分析总结了掺杂第二相对硬质合金力学性能的提升机制。不同种类和含量的添... 详细信息

系统地论述了第二相成分改性硬质合金的研究进展,介绍了在碳化钨(WC)基硬质合金中添加第二相元素或化合物成分改性硬质合金的作用机理、改性剂种类及力学性能,并分析总结了掺杂第二相对硬质合金力学性能的提升机制。不同种类和含量的添加剂成分改性硬质合金作用效果不同,分类对比了不同添加剂和制备方法对硬质合金力学性能的影响,结果表明硬质合金的综合力学性能主要与晶粒细化程度和显微界面结构有关,添加的第二相能够与WC基体形成一定的配位结构,有效抑制WC晶粒生长,从而使合金性能获得提升。最后总结了当前第二相成分改性硬质合金的发展瓶颈和仍待解决的问题。

关键词：硬质合金第二相改性显微结构力学性能

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星载产品开机后的内部压力变化仿真研究

真空科学与技术学报 2024年第8期44卷 668-672页

作者：崔寓淏孙立臣窦仁超史纪军齐嘉东毕海林王文丙北京卫星环境工程研究所北京100094 合肥工业大学机械工程学院合肥230009

气体压力作为星载大功率产品开机运行的一个重要参数,会影响到产品的安全和在轨寿命。由于星载大功率产品开机后温度升高,部件放气会发生压力反弹现象,对产品安全带来隐患。文章从材料释气和内部气体扩散浓度随温度变化关系研究入手,基... 详细信息

气体压力作为星载大功率产品开机运行的一个重要参数,会影响到产品的安全和在轨寿命。由于星载大功率产品开机后温度升高,部件放气会发生压力反弹现象,对产品安全带来隐患。文章从材料释气和内部气体扩散浓度随温度变化关系研究入手,基于某星载产品开机供电后温升引起的材料脱附气体增多,以烘烤温度,烘烤时长和静置的情景作为边界条件,计算了分子流状态下产品开机前后内部压力变化情况,并进行数值模拟。文章为星载产品空间环境下开机运行压力变化预估以及开机后是否存在安全隐患提供理论依据。

关键词：真空度航天器真空放电压力预测

考虑球冠形脱空影响的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击性能分析

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建筑钢结构进展 2024年

作者：朱维军沈奇罕王静峰胡子明合肥工业大学土木与水利工程学院合肥工业大学水泥基材料低碳技术与装备教育部工程研究中心合肥工业大学先进钢结构技术与产业化安徽省协同创新中心

近年来钢管混凝土作为城市高架、跨河桥梁的墩柱常受到车辆、船舶等机械冲击灾害，是引发其结构损伤、破坏甚至严重倒塌的最主要因素之一。而实际钢管混凝土结构由于材料、施工、环境等因素普遍存在脱空缺陷问题，但目前尚缺乏关于带脱... 详细信息

近年来钢管混凝土作为城市高架、跨河桥梁的墩柱常受到车辆、船舶等机械冲击灾害，是引发其结构损伤、破坏甚至严重倒塌的最主要因素之一。而实际钢管混凝土结构由于材料、施工、环境等因素普遍存在脱空缺陷问题，但目前尚缺乏关于带脱空缺陷钢管混凝土抗侧向冲击性能的相关研究报道。为此，建立了考虑球冠形脱空特征的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击有限元分析模型，系统分析了脱空率、脱空方位、冲击速度、冲击质量、边界条件、轴压比、径厚比等参数对冲击力(包括峰值Fm和等效值Feq)、挠度变形（包括最大值δm和残余值δr）与能量吸收（Ea）的影响规律，揭示了侧向冲击作用下带球冠形脱空圆钢管混凝土柱的典型破坏形式，获悉了在侧向冲击全过程下考虑脱空影响的冲击时程特征曲线、冲击力全过程扩散机理、钢-砼接触行为。结果表明，带球冠形脱空缺陷的圆钢管混凝土柱在侧向冲击作用下的破坏形式仍表现为整体挠度变形，但其钢管局部凹陷程度与脱空率正相关。随着脱空的增大，构件的Feq、Fm和Ea逐渐减小，但δm和δr逐渐增大。

关键词：脱空缺陷钢管混凝土侧向冲击有限元分析破坏形态