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典型突出体水动力噪声特性与控制技术研究

船舶力学 2024年第5期28卷 771-786页

作者：刘永伟郑朋辉周文林商德江哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 杭州应用声学研究所杭州310023

水下航行器利用外部突出体通过流动压力差进行自流冷却,可很好地避免水泵激励排水管路产生的低频线谱噪声,但突出体作为外部凸体产生的噪声会影响水下航行器的声隐身性能。针对矩形入口和圆形入口两种突出体模型,开展流场与声场的数值计... 详细信息

水下航行器利用外部突出体通过流动压力差进行自流冷却,可很好地避免水泵激励排水管路产生的低频线谱噪声,但突出体作为外部凸体产生的噪声会影响水下航行器的声隐身性能。针对矩形入口和圆形入口两种突出体模型,开展流场与声场的数值计算,分析不同流速条件下两种突出体水动力噪声的产生特性,发现矩形入口突出体比圆形入口突出体的辐射噪声小。为进一步降低噪声,采用锯齿结构对矩形入口突出体进行流动控制,发现在矩形入口前缘添加锯齿的降噪效果优于在尾缘添加锯齿,并归纳了具有最佳降噪效果的锯齿参数。为验证数值计算结果,分别加工了四种突出体模型,并在重力式低噪声水洞中开展试验测试。结果表明,采用锯齿优化的矩形入口突出体,在10~2000 Hz范围内有较好的降噪效果。上述研究成果可为水下航行器突出体的低噪声设计提供参考。

关键词：突出体水动力噪声流动控制锯齿结构

完全匹配层在矩阵式波动方程SBP-SAT方法应用

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振动与冲击 2024年第13期43卷 53-60页

作者：孙铖杨在林蒋关希曦刘泰玉广西民族大学建筑工程学院南宁530006 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学工业与信息化部先进船舶材料与力学重点实验室哈尔滨150080 南京工业大学数理科学学院南京211816

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配... 详细信息

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配层(perfect matching layer,PML)是一种应用广泛用于模拟截断边界的技术,但引入匹配层可能会破坏原始方程的稳定性,特别是在各向异性介质或曲线域模型中。首先基于数理推导,给出弹性波动方程系数矩阵的对称形式。在此基础上,引入多轴完全匹配层(multi-axis perfect matching layer,MPML),并建立相应的匹配层方程。通过本征值分析,我们可以判断阻尼函数对原方程特征根实部的走向和取值范围的影响。然后,我们采用SBP-SAT方法对矩阵对称形式匹配层方程进行离散,并在频域中采用能量法进行稳定性评估。通过对不同模型的数值仿真,表明所提出的离散框架具有整合度高、稳定性好和拓展性强等特点。此外,多轴匹配层可以与SBP-SAT方法结合,可以稳定地模拟曲线域中的波传播。

关键词：弹性波动方程对称矩阵形式高阶有限差分方法分部求和-一致逼近(SBP-SAT) 多轴完全匹配层(MPML) 稳定性

6082-T6铝合金构件及其超大跨空间结构的受力性能与设计方法

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建筑结构 2024年第19期54卷 80-89页

作者：范峰翟希梅孟令钊赵远征谭艺霖柯王誉瑾 ADEOTI Guy Oyeniran 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室

针对6082-T6铝合金，从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究；建立了国产铝合金构件试验数据库，评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平；对6082-T6铝合金... 详细信息

针对6082-T6铝合金，从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究；建立了国产铝合金构件试验数据库，评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平；对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究，提出了构件动态响应计算方法，并建立了冲击下构件变形的预测方法；针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究，提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。

关键词： 6082-T6铝合金铝合金构件超大跨度铝合金巨型网格结构受力性能设计方法可靠度水平

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天线罩结构状态监测系统设计与实现

纤维复合材料 2024年第1期41卷 65-71页

作者：唐亮张春杰王洪良周生圆高天宇哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司哈尔滨150028 哈尔滨工程大学哈尔滨150001 先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150001

为及时对天线罩结构老化及损伤情况预警,需要实时、稳定地对天线罩结构状态进行监测。本天线罩结构损伤分析系统基于自动频域分解法(Automatic Frequency Domain Decomposition-AFDD)和卡尔曼滤波算法,使用加速度传感器和采集仪,通过对... 详细信息

为及时对天线罩结构老化及损伤情况预警,需要实时、稳定地对天线罩结构状态进行监测。本天线罩结构损伤分析系统基于自动频域分解法(Automatic Frequency Domain Decomposition-AFDD)和卡尔曼滤波算法,使用加速度传感器和采集仪,通过对多组实时采集的加速度传感器数据进行处理,得到反应天线罩结构老化和损伤的各种相关数据,并实时将天线罩结构状态在人机界面显示、对异常状态预警。在此基础上,分析了由加速度传感器输出数据经处理得到的不同参数对于天线罩损伤情况的敏感程度,建立多参数的联合预警机制,实现系统面对不同损伤时的实时判断和预警。

关键词：结构状态 AFDD 卡尔曼滤波联合预警人机界面

负膨胀材料在复合材料制备和钎焊中的研究进展

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机械工程学报 2024年

作者：顾磊王鹏程闫耀天陈海燕李文亚西北工业大学凝固技术国家重点实验室哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

负热膨胀(Negativethermalexpansion,NTE)材料因其具有热缩冷胀的性质，故在调控材料热膨胀系数(Coefficientof thermalexpansion,CTE)方面表现出独特的优势，在复合材料和钎焊领域展现出巨大的潜力。目前NTE材料已在航天、生物医学以... 详细信息

负热膨胀(Negativethermalexpansion,NTE)材料因其具有热缩冷胀的性质，故在调控材料热膨胀系数(Coefficientof thermalexpansion,CTE)方面表现出独特的优势，在复合材料和钎焊领域展现出巨大的潜力。目前NTE材料已在航天、生物医学以及电子信息等领域得到了广泛的应用。在制备复合材料时，将NTE材料作为增强相与正热膨胀材料结合，可以有效调节复合材料的热膨胀系数，将其控制在极低或接近零的水平。在金属基复合材料的制备过程中通过添加NTE增强相，以降低金属基复合材料的热膨胀系数，有效地减少了因热膨胀引起的内部应力，从而延长材料的使用寿命。在钎焊领域中，由于异种母材进行钎焊时热膨胀系数差异较大，接头中会产生较大的残余应力，从而严重影响钎焊接头的性能。在复合钎料中引入NTE材料降低其热膨胀系数，进而减小母材与钎缝之间的热失配，从而有效地降低了接头处的残余应力，以达到提高接头力学性能的目的。

关键词：负膨胀材料钎焊金属基复合材料残余应力热膨胀系数

钎焊温度对BNi-2非晶钎料钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢组织和性能的影响

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焊接学报 2024年第6期45卷 61-67页

作者：田晓羽张志伟周晨赵连清田洋光付伟宋晓国北京控制工程研究所北京100190 哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 山东船舶技术研究院威海264209

采用BNi-2非晶钎料成功钎焊了1Cr18Ni9Ti不锈钢,通过扫描电子显微镜及能谱仪对不同钎焊温度下钎焊接头的界面微观组织进行了表征及分析,并对钎焊接头的抗剪强度进行了测试,探究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响.结果表明钎焊... 详细信息

采用BNi-2非晶钎料成功钎焊了1Cr18Ni9Ti不锈钢,通过扫描电子显微镜及能谱仪对不同钎焊温度下钎焊接头的界面微观组织进行了表征及分析,并对钎焊接头的抗剪强度进行了测试,探究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响.结果表明钎焊接头的界面微观组织从钎缝中心到母材可以被分为3个区域,钎焊温度为1050℃时钎缝区主要为Ni基固溶体+Cr-B相,扩散区分布有Fe-Ni固溶体及细小条状的σ-FeCr相,晶间渗入区中奥氏体晶间处分布着σ-FeCr相及Cr-B相.随着钎焊温度的升高,B元素扩散速度不断加快,Cr-B相的晶间渗入程度加剧;钎缝中心的块状Cr-B相逐渐减小直至1150℃时消失,钎缝区组织均匀化.在温度的作用下,钎缝宽度呈现先减小后增大的趋势.而接头的抗剪强度呈先上升后下降的趋势;最大抗剪强度出现在1050℃时,约265 MPa;而接头的断裂形式主要以韧性断裂为主.利用阿伦尼乌斯方程得到了B原子的扩散活化能为8.18×10^(4)×nJ/mol,n为时间指数.

关键词：钎焊非晶钎料微观组织不锈钢扩散激活能

SrAl2Si2O8增强BN陶瓷的力学性能及抗热震性能（英文）

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无机材料学报 2024年第10期 1182-1188页

作者：王博蔡德龙朱启帅李达鑫杨治华段小明李雅楠王轩贾德昌周玉哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江省先进纳米材料联合实验室哈尔滨工业大学材料科学与工程学院先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室华润水泥技术研发有限公司陆军装备部驻北京地区第一军代处中国航天科工集团第四研究院第四总体设计部哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院

h-BN陶瓷以其良好的热稳定性和优异的介电性能而成为高超声速飞行器防热透波部件的优异材料,然而h-BN陶瓷烧结致密化相对困难,且力学性能较差。SrAl2Si2O8（SAS）具有较低的熔点和较高的强度,将其引入到h-BN陶瓷中能够起到促进烧结和补... 详细信息

h-BN陶瓷以其良好的热稳定性和优异的介电性能而成为高超声速飞行器防热透波部件的优异材料,然而h-BN陶瓷烧结致密化相对困难,且力学性能较差。SrAl2Si2O8（SAS）具有较低的熔点和较高的强度,将其引入到h-BN陶瓷中能够起到促进烧结和补强增韧的作用。本研究以h-BN、SrCO3、Al2O3和SiO2为原料,采用热压烧结制备了BN-SAS复相陶瓷,研究了烧结压力对复相陶瓷显微组织结构、力学性能和热学性能的影响规律,并评价了BN-SAS复相陶瓷的抗热震性能。结果表明,热压烧结制备的BN-SAS复相陶瓷的物相主要为六方氮化硼和六方锶长石。随着烧结压力增大,复相陶瓷的致密度增加,力学性能呈现先增大后略有降低的趋势。在20 MPa烧结压力下制备的复相陶瓷的力学性能最优,其抗弯强度和断裂韧性分别为（138±4） MPa和（1.84±0.05） MPa·m1/2。10 MPa烧结压力下制备的BN-SAS复相陶瓷具有较低的热膨胀系数,在200～1200℃范围内的平均热膨胀系数为2.96×10-6K-1。20 MPa烧结压力下制备的复相陶瓷的热导率较高,室温～1000℃时热导率变化范围为12.42～28.42 W·m-1·K-1。BN-SAS复相陶瓷表现出良好的抗热震性能,经600～1400℃温差的热震实验后,其残余抗弯强度先增大后迅速降低。复相陶瓷的残余抗弯强度在热震温差为800℃时达到最高,残余强度保持率为101%。随着热震温差逐渐增大,陶瓷表面的氧化程度逐步加剧,热应力引起的裂纹逐渐增多。

关键词： BN基复相陶瓷热压烧结力学性能抗热震性服役可靠性

配筋3D打印混凝土结构有限元模拟方法及拱稳定性分析

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施工技术(中英文) 2024年

作者：韩潇雨瞿震南严佳川耿志卿彭玉明陆希哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室上海卫星工程研究所哈尔滨工业大学土木工程学院

由于3D打印混凝土技术对打印材料的工作性能要求较高，在试验过程中存在不可避免的试验误差，导致3D打印混凝土构件力学性能会存在较大离散性。根据打印试件的基本力学性能建立有限元模型来进行3D打印混凝土构件力学性能研究是一个好的... 详细信息

由于3D打印混凝土技术对打印材料的工作性能要求较高，在试验过程中存在不可避免的试验误差，导致3D打印混凝土构件力学性能会存在较大离散性。根据打印试件的基本力学性能建立有限元模型来进行3D打印混凝土构件力学性能研究是一个好的选择。国内外学者对3D打印混凝土构件的有限元模拟研究尚处于起步阶段，对配有钢筋的3D打印混凝土构件基本力学性能研究很少。因此提出了3D打印混凝土构件有限元模拟方法，并对素混凝土和配筋混凝土拱结构进行了的稳定性能分析，考察了钢筋与打印成型方式对3D打印混凝土拱结构稳定性能的影响。研究发现：3D打印混凝土拱结构承载力明显低于筑模成型拱结构；添加钢筋能够显著提高垂直拱跨方向打印的拱结构的承载能力，而对平行拱跨方向打印的拱结构的承载能力影响不大；添加钢筋能够显著提高拱结构的延性。

关键词： 3D打印混凝土拱结构有限元模拟配筋结构

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钛合金室温受压蠕变损伤本构模型

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 642-650页

作者：郭育豪刘刚宋育泽大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024

为了解决工程上在评估深潜器耐压壳体安全可靠性时不考虑拉压蠕变破坏机理产生的差异,会导致较大计算误差问题,本文提出了适用于室温蠕变的蠕变损伤本构模型。通过分析钛合金材料蠕变特性,考虑了室温环境下位错堆积造成的蠕变阻力,并且... 详细信息

为了解决工程上在评估深潜器耐压壳体安全可靠性时不考虑拉压蠕变破坏机理产生的差异,会导致较大计算误差问题,本文提出了适用于室温蠕变的蠕变损伤本构模型。通过分析钛合金材料蠕变特性,考虑了室温环境下位错堆积造成的蠕变阻力,并且位错堆积的现象与时间有关。基于微分自洽法提出了适用于室温环境下的钛合金蠕变本构模型,得到受压情况下TC4ELI的相关材料参数,并将该模型用USDFLD和CREEP子程序进行定义。研究表明:对于受压结构而言,使用通过拉伸蠕变实验得到的本构模型的计算结果会过于保守,对于含V型缺口平板受压时等效蠕变应变的相对误差为168.20%。本文所提出的模型适用于环肋耐压壳结构的蠕变损伤分析。

关键词：钛合金室温蠕变蠕变损伤本构模型拉压不同连续损伤力学有限元法耐压壳

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