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基于GTN模型的冷轧硅钢边部裂纹扩展研究

机械工程学报 2012年第10期48卷 33-39页

作者：闫玉曦孙权陈建钧潘红良华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

针对硅钢板容易在冷轧过程中形成边部裂纹,使用Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)微观损伤模型对带有边部微小缺口的硅钢板在冷轧过程中损伤分布以及裂纹的萌生和扩展进行研究。通过拉伸试验和扫描电镜观察分析得到材料的损伤参数f0、fc... 详细信息

针对硅钢板容易在冷轧过程中形成边部裂纹,使用Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)微观损伤模型对带有边部微小缺口的硅钢板在冷轧过程中损伤分布以及裂纹的萌生和扩展进行研究。通过拉伸试验和扫描电镜观察分析得到材料的损伤参数f0、fc和fF,进而通过有限元软件ABAQUS模拟得到各轧制工艺参数对缺口尖端区域损伤分布及微裂纹萌生与扩展的影响,仿真与试验结果表明,在缺口尖端形成两条损伤带,最大损伤值随着压下率的增大而增大,同时裂纹长度随着压下率的增大而迅速增加;当工作辊半径较小时更加容易出现裂纹;沿着轧制方向缺口前侧的比后侧更容易产生裂纹,两侧的裂纹长度都随着摩擦因数的增大而增大;裂纹长度会随着张力的增大而明显增大。研究结果为轧制工艺参数的选择提供理论依据和参考。

关键词：冷轧裂纹萌生孔隙率硅钢仿真

激光选区熔化过程声发射信号的降噪与分类预测方法

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机械工程学报 2024年第6期60卷 163-176页

作者：张赛凡李博轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐... 详细信息

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐照不连续的情况时有发生,因此亟需开发SLM过程中工艺参数在线动态调控及质量监测技术,以保障制造工艺的可靠性和成形件质量的稳定性。通过声发射信号处理与神经网络算法,实现对采用不同激光工艺参数的熔道SLM成形过程的声发射信号分类预测。在降噪模块中,为确定经验模态分解的分解层数从而将其作为神经网络输入神经元的数量,提出一种基于序列间相关性和反双曲正切函数的直观评判方法。在分类预测模块中,对比基于经验模态分解和小波包变换两种声信号特征提取方法所设计的神经网络性能。研究结果表明神经网络模型对于不同激光参数产生的声发射信号进行分类预测的可行性,从而可直接指导SLM工艺参数的在线调控优化或优选,并为SLM过程的成形质量在线监测系统奠定理论方法基础。

关键词：声发射监测机器学习激光选区熔化小波包分析经验模态分解

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压阻式柔性应变传感器研究进展

材料导报 2022年第19期36卷 44-54页

作者：张蕾李博高阳华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

在信息时代,传感器已渗透到各个领域。压阻式柔性应变传感器因其优良的柔韧性、可拉伸/弯曲性以及在异形物体表面的“随形”贴合性,在智能穿戴、人机交互、结构服役过程监测等领域发挥了重要作用。压阻式柔性应变传感器一般有填充式、... 详细信息

在信息时代,传感器已渗透到各个领域。压阻式柔性应变传感器因其优良的柔韧性、可拉伸/弯曲性以及在异形物体表面的“随形”贴合性,在智能穿戴、人机交互、结构服役过程监测等领域发挥了重要作用。压阻式柔性应变传感器一般有填充式、夹层式和吸附式三种结构,三种结构在制备复杂程度、重复性及传感性能等方面均有差异。研究者们多采用传统方法实现结构构筑,但传统方法普遍存在操作复杂、成本高、重复性差等问题,而采用新兴的3D打印技术可以高效、高精度、可重复地构筑传感结构,赋予了传感器更大的发展空间。在构筑压阻式柔性应变传感器时需采用柔性基体材料和导电填料,构筑得到的传感器主要有裂纹扩展、导电网络断开和隧穿效应三种传感机制,传感机制的形成与传感器的微观结构和材料有关。另外,压阻式柔性应变传感器的传感性能通常通过灵敏度、传感范围、耐久性等参数来表征,而如何兼具多项优异性能是目前的研究热点。同时,压阻式柔性应变传感器的配套器件和技术是限制其发展的主要因素,尤其是在供电和信号传输方面。本文归纳了压阻式柔性应变传感器在材料选择、结构构筑、机理探索、性能优化、应用开发等方面的研究进展,分析了压阻式柔性应变传感器目前所面临的问题并展望其前景。

关键词：柔性应变传感压阻式柔性基体导电填料传感机制 3D打印

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非等温喷流的大涡模拟与近场流-声关联

工程热物理学报 2022年第12期43卷 3266-3276页

作者：刘琪麟赖焕新华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

非等温喷流中强烈的密度、熵的脉动对流动发声机制有着重要的影响,流声关联是研究声源机制的直接方法,但是仅分析单点或线段上的流声关联不足以反映三维声源的特征。为此,本文使用高保真大涡模拟方法研究非等温喷流的流场与近声场,并通... 详细信息

非等温喷流中强烈的密度、熵的脉动对流动发声机制有着重要的影响,流声关联是研究声源机制的直接方法,但是仅分析单点或线段上的流声关联不足以反映三维声源的特征。为此,本文使用高保真大涡模拟方法研究非等温喷流的流场与近声场,并通过矩形区域上的流声关联来分析密度、熵的脉动对声辐射的影响。结果表明:熵脉动在冷喷流中抵消剪切信号的影响,它在热喷流中对流向、径向剪切信号的抵消机制不同。密度脉动促使剪切与自信号中的低次项与包含密度脉动的高次项相互抵消,而在热喷流中为加强。区域流声关联显示声源区域在势流核末端呈条状、在剪切层外侧呈波状。在这两处区域上,密度脉动的流声关联在冷喷流中相互加强而在热喷流中相互抵消。

关键词：非等温喷流近压强场流声关联大涡模拟

CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头的高周疲劳性能及寿命模型

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焊接学报 2024年第7期45卷 67-73页

作者：王志鹏朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝... 详细信息

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝金属区域,并且集中在显微硬度值最低的结构弱区;随着应力幅值的下降,裂纹萌生模式由表面和内部萌生的竞争转变为内部微缺陷萌生占主导,内部焊接气孔微缺陷是主要裂纹萌生源;根据Murakami模型得到的疲劳极限分散性较大,与高周疲劳寿命未呈现出明显规律,通过引入Z参量模型,指出焊接接头的高周疲劳寿命由应力水平、微缺陷有效尺寸和相对深度等因素共同决定,Z参量与高周疲劳寿命具有很好线性关系.

关键词：焊接接头高周疲劳裂纹萌生气孔缺陷 Z参量模型

采用方波伏安法研究Nd_2O_3在NdF_3-LiF熔盐中的溶解度和溶解速度

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稀有金属 2016年第3期40卷 243-251页

作者：陈凌云刘世哲李冰华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

采用方波伏安法,在石墨电极上测定了NdF3-LiF-Nd2O3熔盐体系中氧离子的氧化过程。得出了氧离子氧化峰值电流密度Ip和Nd2O3浓度之间的关系曲线,通过最小二乘法建立了如下的方程式：Ip=0.09594[Nd2O3]＋0.00497。由该方程式得到的氧化钕... 详细信息

采用方波伏安法,在石墨电极上测定了NdF3-LiF-Nd2O3熔盐体系中氧离子的氧化过程。得出了氧离子氧化峰值电流密度Ip和Nd2O3浓度之间的关系曲线,通过最小二乘法建立了如下的方程式：Ip=0.09594[Nd2O3]＋0.00497。由该方程式得到的氧化钕浓度（%,质量分数）与X射线荧光光谱（XRF）测试结果比较,平均误差为5.405%。通过方波伏安曲线及该方程式表征了Nd2O3在NdF3-Li F熔盐中的溶解度和溶解速度。Nd2O3在NdF3-Li F熔盐中的溶解是一个吸热过程。随着温度的升高,Nd2O3的溶解度呈线性增加,随着Nd F3浓度的增加,Nd2O3溶解度也随之增加。温度为1200℃时,当支持电解质中NdF3浓度从70%（质量分数）增加到90%（质量分数）时,Nd2O3溶解度增加1.3%,Nd2O3在NdF3-Li F熔盐中溶解速率在10 min左右达到最大值,该值与电解质组成几乎无关。当NdF3∶Li F=90∶10（质量比）,T=1200℃条件下氧化钕的溶解速度在10~20 min内保持最大值,其值为0.057%·min^-1。

关键词：方波伏安溶解度溶解速度 Nd2O3-NdF3-LiF熔盐

基于外场作用的SEBS形态演变对PPS基复合材料力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第11期41卷 5946-5957页

作者：易成鸿谢林生吉华建李果马玉录王玉华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

聚苯硫醚(PPS)是一种热塑性工程材料,具有强度高、稳定性好等优点,现已在国防、民用领域得到广泛的应用。然而PPS本身的韧性较差,通常通过添加弹性体进行增韧改性以扩大其应用范围。本文基于高拉伸混沌流的混炼转子,通过熔融共混法制备... 详细信息

聚苯硫醚(PPS)是一种热塑性工程材料,具有强度高、稳定性好等优点,现已在国防、民用领域得到广泛的应用。然而PPS本身的韧性较差,通常通过添加弹性体进行增韧改性以扩大其应用范围。本文基于高拉伸混沌流的混炼转子,通过熔融共混法制备了氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物/聚苯硫醚(SEBS/PPS)复合材料,研究了不同含量SEBS在高拉伸外场作用下的微观形态演变行为,分析了其对PPS基复合材料力学性能的影响规律。结果表明:随着SEBS含量的增加,PPS基复合材料的冲击强度和断裂伸长率呈现先增加后下降的趋势;当SEBS含量达到6wt%时,复合材料呈现韧性断裂行为,其冲击强度和断裂伸长率达到最高,分别为57.8 J/m和6.1%。通过对复合材料微观结构分析发现:在高拉伸混炼转子作用下,当SEBS含量在0wt%~6wt%之间时,SEBS粒径尺寸较小,分布均匀,液滴形态向拉伸棒状演变,此时复合材料发生脆韧转变,韧性明显增强,且在6wt%SEBS含量的复合材料受到冲击力时引发多重银纹,发生剪切屈服,表现为塑性变形;当SEBS含量继续增加时,其团聚行为加剧,粒径尺寸随之逐渐增加,且分布较宽,同时两相界面出现大量空穴区域,在引发银纹发展的同时也会导致复合材料的断裂失效,使复合材料冲击强度有所下降。

关键词：聚苯硫醚氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物力学性能微观结构增韧机制

应力比对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头近门槛值区疲劳裂纹扩展曲线转折点的影响

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机械工程学报 2015年第8期51卷 44-49页

作者：杜彦楠朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

在常温下采用逐级降载法进行不同缺口位置、不同应力比下25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验，研究疲劳裂纹扩展曲线上近门槛值区转折点的变化规律。结果表明，焊接接头的疲劳裂纹扩展曲线在近门槛值区内存在一个转折点，其对应... 详细信息

在常温下采用逐级降载法进行不同缺口位置、不同应力比下25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验，研究疲劳裂纹扩展曲线上近门槛值区转折点的变化规律。结果表明，焊接接头的疲劳裂纹扩展曲线在近门槛值区内存在一个转折点，其对应的应力强度范围随应力比的增大而减小，其大小为疲劳门槛值的0.5～0.8。近门槛值区疲劳裂纹扩展转折点前后扩展曲线斜率发生变化表明裂纹扩展机理的改变，热影响区缺口处的转折行为对疲劳裂纹扩展影响较小。应力比R低于0.5时，循环塑性区尺寸总体接近于材料特征组织尺寸；应力比R高于0.5后，两者偏差加大。应力比低于0.5时转折点对应的循环塑性区尺寸同特征组织尺寸接近，驱动力由DK控制向Kmax主导的转变是引起转折点随应力比变化的原因。

关键词：疲劳裂纹扩展门槛值应力比焊接接头

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3σ方法在磁记忆检测中的应用

华东理工大学学报（自然科学版） 2007年第5期33卷 726-732页

作者：李光霁孙国豪潘家祯华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

通过对带有已知预制裂纹试块的检测曲线进行分析,提出了一种评定应力集中的方法——3σ方法。如果x服从正态分布,式μ=x±3σ具有概率含义:测定结果x落在(μ-3σ,μ+3σ)区间的概率为99.73%,概率不随σ的改变而改变。如果磁场强度变化... 详细信息

通过对带有已知预制裂纹试块的检测曲线进行分析,提出了一种评定应力集中的方法——3σ方法。如果x服从正态分布,式μ=x±3σ具有概率含义:测定结果x落在(μ-3σ,μ+3σ)区间的概率为99.73%,概率不随σ的改变而改变。如果磁场强度变化曲线在(?μ-3σ?,+∞)内,就认为此部位有应力集中。3σ方法更加符合统计学规律,对缺陷的判断也更符合实际情况。

关键词：磁记忆检测漏磁场 3σ理论