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复合表面强化对疲劳性能及缺口敏感性的影响

钢铁 2024年

作者：王刚侯小凡王轶鹏张悦彭振龙牛鹏辉郑州大学机械与动力工程学院河南省抗疲劳制造产业技术研究院河南省抗疲劳制造技术工程研究中心

工程应用中，传动零部件不可避免地出现不同种类的缺口。在循环加载过程中，缺口处产生应力集中现象而成为工件的危险部位，降低工件的整体寿命。因此本文讨论了渗碳+喷丸复合表面强化工艺对疲劳性能和疲劳缺口敏感性的影响。分别设计... 详细信息

工程应用中，传动零部件不可避免地出现不同种类的缺口。在循环加载过程中，缺口处产生应力集中现象而成为工件的危险部位，降低工件的整体寿命。因此本文讨论了渗碳+喷丸复合表面强化工艺对疲劳性能和疲劳缺口敏感性的影响。分别设计了渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化的光滑和缺口(应力集中系数Kt=2)18CrNiMo7-6合金钢试样。对渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化处理的光滑和缺口试样进行了旋转弯曲疲劳试验，观察了断口形貌并对疲劳缺口敏感系数q和给定疲劳破坏循环数Nf之间的关系进行了分析。结果表明，相比于仅渗碳表面强化试样，渗碳+喷丸复合强化后的光滑和缺口试样的疲劳性能均有所提升，但是对光滑试样的疲劳极限提升幅度较小。渗碳和渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的裂纹源均在亚表面萌生，随疲劳寿命增加裂纹源数量逐渐减少，且渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的裂纹源数量更少。渗碳表面强化缺口试样的应力集中敏感性呈“阶段性特征”，在105～106循环周次逐渐变大，在106～107循环周次逐渐变小；渗碳+喷丸复合表面强化缺口试样的疲劳缺口敏感性随着Nf的增大逐渐减小。渗碳+喷丸复合表面强化在试样表层的压缩残余应力更大、压缩残余应力层更深，有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展，从而提高了试样的疲劳寿命，降低了疲劳缺口敏感性。复合表面强化通过引入压缩残余应力提高了试样的疲劳性能、降低材料的缺口敏感性，但是试样在循环加载过程中残余应力会发生释放进而影响其疲劳性能。因此，残余应力在循环加载中的演化情况也是值得探究的。

关键词：复合表面强化渗碳喷丸疲劳寿命缺口敏感性

基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度相似缩比准则研究

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船舶力学 2024年第8期28卷 1230-1243页

作者：孔祥韶许崇喜王卓周沪郑成吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

在对船体结构进行相似缩比试验设计时,通常采用方向性量纲分析法。然而,传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程,因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法,通过匹配物理空间与试... 详细信息

在对船体结构进行相似缩比试验设计时,通常采用方向性量纲分析法。然而,传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程,因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法,通过匹配物理空间与试验空间中的输运方程,获得结构几何尺寸、材料密度和时间的比例因子,推导得到加筋板结构缩比模型与原模型的非线性过程相似关系,分析材料参数对非线性相似过程的影响。通过开展不同缩比比例、不同材料参数的加筋板轴压极限强度数值计算,验证基于有限相似方法缩比准则的有效性。分析表明,基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度缩比准则可以很好地体现材料的非线性特性,可以通过缩比模型结果对原模型的极限强度取得良好的预报效果。

关键词：输运方程试验设计模型轴向压缩有限相似方法极限载荷

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中国空间站气体射流火焰科学实验进展

清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘有晟李星贤温禹哲郑会龙杨肖芳张晓武贺宇峰曹娇坤杜昌帅姚强清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室中国科学院工程热物理研究所中国科学院空间应用工程与技术中心新疆大学电气工程学院

中国空间站燃烧科学实验柜计划支持多种类型(气、液、固体)燃料的在轨燃烧科学实验,其中首批系列项目开展了与气体火焰相关的微重力燃烧科学实验。该文回顾了国内外微重力气体射流火焰实验进展;介绍了中国空间站气体火焰实验装置,包括... 详细信息

中国空间站燃烧科学实验柜计划支持多种类型(气、液、固体)燃料的在轨燃烧科学实验,其中首批系列项目开展了与气体火焰相关的微重力燃烧科学实验。该文回顾了国内外微重力气体射流火焰实验进展;介绍了中国空间站气体火焰实验装置,包括燃烧科学实验系统中气体实验插件的综合功能及其可支持的研究类型;总结了燃烧科学实验系统在地面和在轨初步运行情况。其中,燃烧科学实验系统为气体实验插件提供其所需的水冷、电、气等资源,而气体实验插件支持气体流量调节功能,可根据项目科学目标调整气体类型、流量、点火功率,搭配可更换的项目燃烧器以实现丰富多样的火焰形式,燃烧室窗口外的多种光学诊断手段可实现对火焰形貌、速度场、 OH和CH自由基空间分布数据的提取。该文为气体火焰相关的科学实验提供平台支持和设计依据。

关键词：中国空间站燃烧科学实验系统燃烧科学实验柜气体燃烧实验插件微重力燃烧

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协同仿真算法研究综述

机械工程学报 2024年

作者：李浦逯代兴上海应用技术大学机械工程学院浙江清华长三角研究院智能制造工业软件研究中心西安交通大学能源与动力工程学院

协同仿真算法近年来广泛用于数字孪生多物理域耦合分析以及复杂大规模动力学系统并行计算。相比传统强耦合分析，具有模块化、智能化和非侵入高效计算等优点。随着智能制造发展和工业互联网深度融合，基于协同仿真算法的数据接口和计算... 详细信息

协同仿真算法近年来广泛用于数字孪生多物理域耦合分析以及复杂大规模动力学系统并行计算。相比传统强耦合分析，具有模块化、智能化和非侵入高效计算等优点。随着智能制造发展和工业互联网深度融合，基于协同仿真算法的数据接口和计算平台迅速发展。由于多物理域模型刚度、精度需求和数值特性的差异，协同仿真算法数值稳定性一直是制约其应用的瓶颈问题。首先，介绍了协同仿真算法的基本概念、分类和耦合模型。然后，分别讨论了界面变量插值引入的数值稳定性问题，并汇总了协同仿真增稳技术、局部误差分析和宏观时间步长控制方法。其次，总结了协同仿真算法在综合能源系统、动力学系统和数字孪生技术中的应用和算法平台。最后，面向未来高效高稳定性协同仿真算法，对协同仿真算法研究和应用方面进行了总结和展望。

关键词：协同仿真算法数值特性弱耦合算法平台

沸石咪唑酯骨架/正二十烷复合相变材料热导率的分子动力学模拟研究

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化学学报 2024年

作者：谭子建吴腾乔亚军程瑞环李炜吴伟雄广东电网公司广州供电局暨南大学能源电力研究中心华中科技大学能源与动力工程学院

纳米复合相变材料具有高潜热与优异热化学稳定性，在储热、热管理等领域具有广阔应用前景。相变材料复合前后的热导率显著影响其实际应用性能。本研究旨在分析正二十烷烃浸入各类空间拓扑沸石咪唑酯骨架结构(Zeolitic Imidazolate Frame... 详细信息

纳米复合相变材料具有高潜热与优异热化学稳定性，在储热、热管理等领域具有广阔应用前景。相变材料复合前后的热导率显著影响其实际应用性能。本研究旨在分析正二十烷烃浸入各类空间拓扑沸石咪唑酯骨架结构(Zeolitic Imidazolate Frameworks， ZIFs)中的热导率变化规律。分子动力学模拟结果表明，10%质量分数以内的正二十烷可使ZIFs热导率提升23%-196%，且当正二十烷碳链与晶胞边界距离较小（<20 ?）时，热导率的增长主要取决于ZIFs中正二十烷碳链的弯曲程度。振动态密度和材料相互作用分析表明正二十烷的端点碳原子低频区峰值大，对复合相变材料声子影响显著。以上结果揭示了多孔材料与碳链类相变介质复合后的热导率变化趋势与影响因素，指出在孔径适中、孔道笔直且规律排布的拓扑结构中负载长链烷烃有利于热导率的提升，为设计和优化具有特定热导率的复合相变材料提供了理论参考。

关键词：复合相变材料沸石咪唑酯骨架分子动力学模拟热导率

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极地海冰应力监测浮标的设计与试验研究

应用海洋学学报 2024年

作者：郭晓嘉李丙瑞窦银科李亚昊张维哲太原理工大学电气与动力工程学院中国极地研究中心内蒙古电力营销服务公司

极地海冰应力变化特征是海冰力学性质评价、海冰动力学模型构建等的重要参数，也是在极地开展工程应用所需的关键环境要素，目前其长期连续监测尚处于空白。为了探究极地海域海冰冻融周期内海冰应力变化特征，分析环境变化过程对其产生... 详细信息

极地海冰应力变化特征是海冰力学性质评价、海冰动力学模型构建等的重要参数，也是在极地开展工程应用所需的关键环境要素，目前其长期连续监测尚处于空白。为了探究极地海域海冰冻融周期内海冰应力变化特征，分析环境变化过程对其产生的影响，本文设计研发了一种极地海冰应力监测浮标，主要由气象观测模块、海冰温度剖面观测模块、海冰应力观测模块等组成，可实现对冰面气象、海冰温度以及海冰应力等参数的长期连续观测。海冰应力观测模块以振弦式应变计作为观测传感器，通过不同测试实验的应变对比，不同层位、不同观测角度下的冰应变数据变化趋势和波动范围存在差异，确定海冰应力观测模块采用传感器底座结构的冰内直测方式，在冰层50 cm、80 cm、110 cm处均垂直布放0°、45°、90°水平观测角度的振弦式应变计，获取不同垂直层位、不同水平观测角度的海冰应力变化数据，以期为掌握海冰力学变化特征提供数据支撑。

关键词：极地海冰应力监测浮标结构设计振弦式应变计

兼顾高/低温环境性能的动力电池热管理系统设计

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储能科学与技术 2024年第7期13卷 2181-2191页

作者：刘松燕王卫良彭世亮吕俊复暨南大学国际能源学院(能源电力研究中心) 广东珠海519070 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热... 详细信息

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热模块的灵活拆卸,实现对高低温天气下电池的散热和保温。使用Star CCM+软件进行建模和仿真。研究结果表明:动力电池在不同倍率放电后静置维持在0℃以上的时间最高达17 h,低温下静置与无热管理的情况下相比保温时长增加了约8倍,比单纯使用相变材料保温时长增加了近3倍,且验证了添加隔热层的必要性。在实际应用中表明停车后可直接启动,避免电动汽车频繁的预加热。在高温条件下拆掉蓄热模块使用风冷散热既节省了能源又进一步加强了该系统散热能力。以1C~3C倍率放电后,与未添加散热措施的电池组对比,添加热管理散热系统后电池组最高温度分别降低了34%、42%和48%,添加翅片后对电池的降温效果有明显作用,1C~3C放电倍率下最高温度比未添加翅片的电池组最高温度分别降低4.8%、5.4%、6.7%,放电倍率越高添加翅片的散热效果越明显。

关键词：电动汽车电池热管理相变材料热管保温

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数字金融发展对农户收入不平等的影响研究——基于市场化水平调节作用的分析

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中南大学学报（社会科学版） 2024年第3期30卷 99-112页

作者：谢家智朱森林王永綦贵州工程应用技术学院贯彻新发展理念毕节示范区研究中心贵州毕节551700 西南大学经济管理学院重庆400715

数字金融发展为降低农户收入不平等提供了新的契机。基于中国劳动力动态调查(CLDS)数据,构建数字金融发展、市场化水平影响农户收入不平等的理论分析框架,实证研究了数字金融发展对农户收入不平等的影响。研究发现:数字金融发展能显著... 详细信息

数字金融发展为降低农户收入不平等提供了新的契机。基于中国劳动力动态调查(CLDS)数据,构建数字金融发展、市场化水平影响农户收入不平等的理论分析框架,实证研究了数字金融发展对农户收入不平等的影响。研究发现:数字金融发展能显著抑制农户收入不平等,市场化总水平及政府与市场的关系、非国有经济的发展、产品市场的发育程度以及要素市场的发育程度等市场化子维度能显著强化数字金融对农户收入不平等的抑制作用。进一步分析表明,数字金融覆盖广度和使用深度对农户收入不平等的抑制作用略强于数字化水平,数字金融发展对农户收入不平等的抑制作用在中西部地区更为显著,并且市场化总水平也能显著强化数字金融覆盖广度、使用深度和数字化水平对农户收入不平等的抑制作用。研究结论为农户收入不平等问题研究提供了新的视角和经验证据。

关键词：数字金融市场化水平农户收入不平等共同富裕

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双编码动态培育遗传聚类算法及其在电池定制化配组中的应用

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控制理论与应用 2024年

作者：王子赟史伟杰王艳纪志成江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心

提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法，同步编码聚类类别与聚类中心，引入动态培育思想，动态调整交叉对象与变异方向，进而增加微变异进而提高种群多样性，解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题，提高了算法后期跳出局... 详细信息

提出了一种基于双编码动态培育遗传聚类算法，同步编码聚类类别与聚类中心，引入动态培育思想，动态调整交叉对象与变异方向，进而增加微变异进而提高种群多样性，解决了传统遗传算法初期收敛缓慢和种群单一问题，提高了算法后期跳出局部最优的能力。同时，分析了双编码动态培育遗传聚类算法的收敛性。最后，以电池定制化配组为应用案例，验证了本文算法解决动力电池定制化配组问题的有效性，以及算法在收敛速度和全局搜索精度方面的优越性。

关键词：双编码动态培育遗传聚类电池定制化配组