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奥氏体钢在超临界CO2发电系统中的腐蚀行为研究

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太阳能学报 2024年第10期45卷 400-406页

作者：邓忠悦杨普王跃社王柏崴邹琳西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室

以超临界二氧化碳（SCO2）作为工质的发电系统在太阳能热发电领域具有良好的发展前景。为探究SCO2发电系统中典型材料的腐蚀行为，开展奥氏体钢316L和321样片在550℃、25 MPa SCO2环境下的2000 h腐蚀实验研究。结果表明：两种奥氏体钢... 详细信息

以超临界二氧化碳（SCO2）作为工质的发电系统在太阳能热发电领域具有良好的发展前景。为探究SCO2发电系统中典型材料的腐蚀行为，开展奥氏体钢316L和321样片在550℃、25 MPa SCO2环境下的2000 h腐蚀实验研究。结果表明：两种奥氏体钢均发生了氧化腐蚀，且321耐腐蚀性能比316L更优异。腐蚀动力学近似符合抛物线规律。两种材料均形成双层氧化物，内侧为富铬垢和锰铬尖晶石，外侧形成富铁氧化物结节。此外，碳主要沉积于腐蚀产物表面，材料内部未发现渗碳现象。最后，建立了两种奥氏体钢的腐蚀机理模型。

关键词：太阳能热发电奥氏体钢超临界二氧化碳腐蚀行为腐蚀机理

超快激光加工的多尺度理论研究及耦合模型构建综述

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中国激光 2024年

作者：王文君潘爱飞梅雪松西安交通大学机械工程学院西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

超快激光加工可解决常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工瓶颈，成为精密精细制造技术最佳的选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石，本文着重介绍了超快激光作用下电子动力学行为、光子-电子-离子耦合过... 详细信息

超快激光加工可解决常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工瓶颈，成为精密精细制造技术最佳的选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石，本文着重介绍了超快激光作用下电子动力学行为、光子-电子-离子耦合过程的原子尺度理论研究，探讨目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型，分析其仿真结果及局限性，总结超快激光加工理论模型所面临的挑战，并对未来的研究重点进行了展望。

关键词：超快激光密度泛函理论电子激发双温方程分子动力学流体力学耦合模型

超快激光加工的多尺度理论研究及耦合模型构建综述（特邀）

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中国激光 2024年第4期 324-341页

作者：王文君潘爱飞梅雪松西安交通大学机械工程学院西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工，已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石，笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦... 详细信息

超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工，已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石，笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合过程中原子尺度的理论研究，探讨了目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型，分析了这些模型的仿真结果及局限性，总结了超快激光加工理论模型所面临的挑战，并对未来的研究重点进行了展望。

关键词：超快光学超快激光密度泛函理论电子激发双温方程分子动力学流体力学耦合模型

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一类非线性系统的广义伴随线性方程分析研究

力学学报 2024年第3期56卷 832-846页

作者：张波张文博彭志科宁夏大学机械工程学院银川750021 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计... 详细信息

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计算公式,利用多重积分性质和多维傅里叶变换,将广义频率响应函数映射到了一维频域中,推导出了一类非线性系统的广义伴随线性方程计算公式.研究表明,这类系统的第n阶非线性输出响应是以系统输入激励和前n-1阶非线性输出响应的组合函数作为广义激励作用到系统各阶广义伴随线性方程中的输出响应,最后通过求解一系列线性微分方程可得到这类非线性系统的任意阶非线性输出响应,其结果弥补了伴随线性方程无法求解这类非线性系统的不足.同时,针对广义伴随线性方程的数值计算问题,论文提出了一种耦合计算法,提高了计算非线性输出响应的精度,为非线性输出频率响应函数的计算提供了一种新思路.最后利用广义伴随线性方程与线性算子理论研究了两种典型非线性系统中非线性现象产生的原因,研究结果为非线性系统的分析与设计提供了一种有效途径.

关键词：非线性输出频率响应函数广义伴随线性方程广义频率响应函数非线性振动 Volterra级数

航空发动机奇数只叶片的风扇转子动叶装配序列优化技术研究

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2014-2024页

作者：李丽丽陈琨高建民刘俊空高智勇王满贤西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 中国航发西安航空发动机有限公司陕西西安710021

针对航空发动机风扇转子奇数只叶片装配序列规划过程中存在的对顶角叶片重力矩差难以保证、叶片重力矩分布不够均衡的问题,研究了奇数只叶片的装配序列规划技术。首先,将单只叶片一分为二,形成33对“连体双胞胎叶片”,再转换成“66只虚... 详细信息

针对航空发动机风扇转子奇数只叶片装配序列规划过程中存在的对顶角叶片重力矩差难以保证、叶片重力矩分布不够均衡的问题,研究了奇数只叶片的装配序列规划技术。首先,将单只叶片一分为二,形成33对“连体双胞胎叶片”,再转换成“66只虚拟叶片”,实现转子叶片数量“从奇变偶”的转换;然后,为每只“虚拟叶片”找到对顶角叶片,但是不能将“连体双胞胎叶片”真正分开或放在对顶角位置;最后,以对顶角位置上“两只虚拟叶片”的重力矩差为约束,以转子剩余不平衡量最小为优化目标,采用改进模拟退火算法规划动叶的装配序列,为转子装配提供优化的装配序列,优化转子的静平衡质量。实例验证表明,奇数只叶片数量“从奇变偶”转换,精确保证了对顶角叶片重力矩差,满足了设计部门给出的对顶角叶片重力矩差的设计指标(≤1200 g·mm),为奇数只叶片的转子动叶装配提供了优化的装配序列,并优化了转子的平衡质量。

关键词：对顶角叶片重力矩差连体双胞胎叶片装配序列规划改进模拟退火算法

300M钢超声滚压表面形貌演变机理和试验表征

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机械工程学报 2024年第15期60卷 358-367页

作者：党嘉强安庆龙李宇罡明伟伟王浩伟陈明上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

基于超声滚压过程中的接触力学理论,提出了单位面积冲击接触率评价指标,求解了不同工艺参数下接触中心位移和接触区域面积。研究了超声滚压过程中表面形貌光整加工机理,提出了表面层材料主动塑性变形区、被动塑性变形区和被动弹性变形... 详细信息

基于超声滚压过程中的接触力学理论,提出了单位面积冲击接触率评价指标,求解了不同工艺参数下接触中心位移和接触区域面积。研究了超声滚压过程中表面形貌光整加工机理,提出了表面层材料主动塑性变形区、被动塑性变形区和被动弹性变形区的特征结构。通过正交试验探讨超声滚压参数对表面粗糙度的作用规律,为通过优化超声滚压参数从而实现表面形貌主动控制提供理论依据。结果表明,在选取的超声滚压工艺参数下,滚压球与工件接触中心的位移值总是大于超声振幅值,这表明超声滚压过程中滚压头始终与工件表面保持接触。超声滚压具有“削峰填谷”效应,表面主动塑性变形区材料流动是引起表面光洁度提升的根本原因。滚压球进给速度对表面粗糙度的影响最大,静载荷次之,转速最小。在超声滚压过程中如果想要实现较好的表面光洁度同时提高加工效率,可选取较高的转速、较大的静载荷和较小的滚压球进给。

关键词： 300M钢超声滚压表面形貌粗糙度塑性流动

硅微谐振压力传感器自动增益控制与相位补偿研究

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机械工程学报 2024年第4期60卷 82-91页

作者：王淞立方续东高博楠赵立波田边林启敬张仲恺饶浩李瑜蒋庄德西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710056 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室烟台265503 中国航发控制系统研究所无锡214026

硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升。为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于... 详细信息

硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升。为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于自动增益控制(Automatic gain control,AGC)的线性化分析理论,建立高Q值硅微谐振压力传感器自动增益控制和相位补偿模型,分析AGC幅值控制和频率跟踪线性化的控制特性,以及相位补偿对闭环控制性能的影响。基于自动增益控制(AGC)的自激驱动被证实可使谐振器稳定工作于谐振频率,且保持幅值稳定,通过Simulink/PSpice建模仿真,验证非线性系统线性化分析的准确性。同时基于自动增益控制与相位补偿模型设计与制作的硅谐振压力传感器控制电路,经测试可使整表频率稳定性优于±0.05 Hz@采样周期5 ms,综合精度优于±0.02%FS,实现自动增益控制在谐振压力传感器的工程化应用,解决了谐振器频率跟踪非线性引起的传感器性能下降问题,可广泛应用于高Q值谐振器闭环控制。

关键词：硅微谐振压力传感器自动增益控制相位补偿非线性

基于焦耳热的滑压式增材制造方法温度场数值模拟与实验

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 386-395页

作者：李素丽熊杰高壮马恺悦吕佳文高扬杨来侠卢秉恒西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 国家增材制造创新中心陕西西安710300 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

提出了一种针对小型金属零部件的低成本、高精度的焦耳热金属熔丝增材制造技术。在此过程中,系统温度场和热历史对于实验分析具有重要意义。本研究主要利用有限元仿真软件建立三维焦耳热金属熔丝增材制造的热-电-结构耦合有限元模型,分... 详细信息

提出了一种针对小型金属零部件的低成本、高精度的焦耳热金属熔丝增材制造技术。在此过程中,系统温度场和热历史对于实验分析具有重要意义。本研究主要利用有限元仿真软件建立三维焦耳热金属熔丝增材制造的热-电-结构耦合有限元模型,分析了制造过程中温度场变化规律以及丝材内部和基板的温度分布和等温面形状。结果表明:焦耳热在丝材与滚轮之间产生,丝材内部在0.1 s内升温至2700℃,滚轮移动后,最大温度位置随着滚轮的移动而移动,丝材内部温度梯度呈拱形,基板温度梯度呈半椭球形。模拟结果的截面熔核区域与实验截面熔核区域吻合较好。因此,所建立的有限元模型能够较准确地模拟焦耳热熔丝增材制造过程温度场,对实验机理的研究和后期的进一步加工有着重要指导意义。

关键词：增材制造焦耳热热-电-结构耦合温度场模拟

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多层各向异性包壳力学模型开发与应用

核动力工程 2024年第S01期45卷 110-116页

作者：张睿潇贺亚男巫英伟田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

由高致密度纯SiC和SiC纤维/基体复合材料(SiCf/SiC)组成的多层SiC复合包壳是当前事故容错燃料(ATF)包壳的热门选型,当前应用的典型燃料性能分析程序缺乏对于SiCf/SiC材料各向异性力学行为的建模能力,为提高燃料性能分析中复合SiC包壳力... 详细信息

由高致密度纯SiC和SiC纤维/基体复合材料(SiCf/SiC)组成的多层SiC复合包壳是当前事故容错燃料(ATF)包壳的热门选型,当前应用的典型燃料性能分析程序缺乏对于SiCf/SiC材料各向异性力学行为的建模能力,为提高燃料性能分析中复合SiC包壳力学计算的准确性,本文开发了一套适用于多层各向异性材料的力学模型,并将其集成到燃料性能分析程序FRAPCON4.0中,采用多层SiC包壳热力耦合算例对模型正确性进行了验证。实现了对具有正交各向异性力学特性和多轴类塑性行为的SiC复合包壳的力学计算功能,分析了双层SiC包壳燃料元件堆内稳态运行工况的性能。本研究建立的力学模型适用于任意多层圆柱结构燃料元件,并具备正交各向异性力学参数及行为的分析能力,可应用于多种新型燃料元件分析。

关键词： SiC包壳事故容错燃料(ATF) 芯块-包壳机械相互作用(PCMI) 各向异性材料