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AA7075-T6铝合金电阻点焊工艺参数优化研究

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材料导报 2024年第17期38卷 254-261页

作者：邱飒蔚蒋家传叶拓张越雷贝王涛湖南工学院智能制造与机械工程学院湖南衡阳421002 湖南工学院汽车零部件技术研究院湖南衡阳421002 湘潭大学机械工程与力学学院湖南湘潭411105

轻量化结构设计在保证了结构强度的前提下降低了整车质量,减少了能量消耗,成为汽车工业和航空航天的研究重点。本工作通过建立正交实验获取AA7075-T6铝合金的最佳焊接工艺参数。对接头进行拉伸剪切实验、金相观察和显微硬度测试,并对最... 详细信息

轻量化结构设计在保证了结构强度的前提下降低了整车质量,减少了能量消耗,成为汽车工业和航空航天的研究重点。本工作通过建立正交实验获取AA7075-T6铝合金的最佳焊接工艺参数。对接头进行拉伸剪切实验、金相观察和显微硬度测试,并对最优参数组合进行数值模拟,以研究焊接工艺参数对接头质量的影响。结果表明:当焊接时间为60 ms、焊接电流为17 kA、电极压力为0.22 MPa时,点焊接头的综合力学性能最好;焊接参数对电阻点焊接头力学性能的影响顺序为焊接时间>焊接电流>电极压力。焊接过程数值模拟得到的熔核尺寸与实验结果一致。焊接过程发生飞溅和熔核存在缩孔缺陷,导致接头的力学性能较差,失效模式为界面断裂。由于焊接过程接头显微组织发生变化,接头显微硬度变化呈“W”形。

关键词： AA7075-T6铝合金电阻点焊(RSW) 工艺参数显微硬度数值模拟

双向渗流下考虑应力时空效应的组合桩复合地基固结理论研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 184-196页

作者：张玉国杨文兵赵雅纯王闯赵亚敏中原工学院建筑工程学院河南郑州450007

碎石桩和不排水桩联合使用的组合型复合地基,既可以提高地基承载力,又可以加快土体固结,对处理饱和软黏土地基有很高的应用价值。基于双向渗流的轴对称固结计算模型,考虑中心及外围碎石桩的体积压缩、桩体施工的扰动效应,建立了组合碎石... 详细信息

碎石桩和不排水桩联合使用的组合型复合地基,既可以提高地基承载力,又可以加快土体固结,对处理饱和软黏土地基有很高的应用价值。基于双向渗流的轴对称固结计算模型,考虑中心及外围碎石桩的体积压缩、桩体施工的扰动效应,建立了组合碎石桩-不排水桩复合地基固结微分方程,采用解析法推导了附加应力随时间和深度变化下的组合桩复合地基固结解析解,包括碎石桩、桩间土的平均超静孔隙水压力解和复合地基整体平均固结度解。进行退化研究,并与已有解分析对比;验证了此解的正确性,且通过参数分析研究了复合地基的固结性状。结果表明:复合地基底部附加应力越小、碎石桩与不排水桩布置越密集,固结越快;碎石桩施工的扰动效应对复合地基影响大于不排水桩;忽略碎石桩体积压缩的影响会高估复合地基固结速率,且桩径比越小,误差越大;理论解预测的复合地基固结度与实测值拟合性较好。

关键词：复合地基双向渗流体积压缩附加应力解析解

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冲击荷载下含夹层饱和砂土孔压变化规律分析

岩土力学 2024年第4期45卷 1081-1091,1120页

作者：金丹丹鲁先东王炳辉施展张雷江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150000 江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212100

砂土中夹层的性状会影响饱和砂土孔压发展,从而影响砂土层变形。为研究夹层位置、厚度和种类等不同夹层状态下砂土液化过程中的孔压变化规律,设计了冲击荷载作用下层状砂液化试验,建立了含夹层饱和砂土理论模型,并将试验结果与理论分析... 详细信息

砂土中夹层的性状会影响饱和砂土孔压发展,从而影响砂土层变形。为研究夹层位置、厚度和种类等不同夹层状态下砂土液化过程中的孔压变化规律,设计了冲击荷载作用下层状砂液化试验,建立了含夹层饱和砂土理论模型,并将试验结果与理论分析进行对比。结果表明:含夹层饱和砂土的孔压发展呈现3个阶段,即快速上升、快速消散、缓慢消散阶段。高渗透性夹层高度越高,其下方土层孔压快速消散时长越短,越快趋于稳定值,但消散总时长无明显影响;低渗透性夹层高度或厚度的增大,均会使夹层上方孔压快速消散阶段速率加快,孔压消散稳定阶段延长,孔压消散总时长随之线性增长;同时,孔隙水会在低渗透性夹层下方形成水膜,夹层高度或厚度的增加均会使水膜持续时间增长,但水膜形态主要受夹层厚度影响。试验结果与理论分析较为一致,说明了试验的可靠性。

关键词：层状砂土冲击荷载超孔隙水压力夹层高度夹层厚度水膜

由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 180-193页

作者：潘劲康张艾彩珺张莉华董鹏玉盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 盐城工学院化学化工学院江苏盐城224051 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 详细信息

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

关键词： S型异质结质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢密度泛函理论计算

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深度不确定环境下的系统仿真方法研究

系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 444-465页

作者：王刚桥邢邗陈永强刘奕深圳大学管理学院大数据智能管理与决策研究院深圳518060 清华大学安全科学学院北京100084 北京大学工学院力学与工程科学系北京100871

复杂决策问题分析经常遭遇超出寻常认知范畴的不确定性,即所谓“深度不确定性”.此时,目标系统可能高度未知,且系统行为机理与外部环境复杂多变,仿真实施难度远超常规.如何实现深度不确定环境下的系统仿真已成为系统科学领域的重要研究... 详细信息

复杂决策问题分析经常遭遇超出寻常认知范畴的不确定性,即所谓“深度不确定性”.此时,目标系统可能高度未知,且系统行为机理与外部环境复杂多变,仿真实施难度远超常规.如何实现深度不确定环境下的系统仿真已成为系统科学领域的重要研究方向之一.对此,本文首先梳理了相关领域关于不确定性、深度不确定性的理解及认知变迁,提出深度不确定环境下系统仿真的关键特征约束,并分类阐述了现有主流不确定仿真范式的核心思想与实现路径;在此基础上,提出一种数据与模型混合驱动的动态探索性仿真范式,并在交通仿真领域进行方法实例应用,结果表明新方法能够有效提升仿真计算系统对真实系统复杂不确定变化的适应能力.

关键词：不确定深度不确定系统仿真数据与模型混合

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基于索-梁结构的斜拉桥非线性振动仿真研究

动力学与控制学报 2024年第5期22卷 16-23页

作者：康厚军尹昆苏潇阳郭铁丁丛云跃广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程力学研究中心南宁530004

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应... 详细信息

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明:整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率;在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证;为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.

关键词：斜拉桥索-梁结构有限元仿真非线性振动共振

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多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性

空气动力学学报 2024年第1期42卷 45-54,I0001页

作者：赵泽灏张金龙董宇红上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海飞行器力学与控制研究院上海200072

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 详细信息

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。

关键词：传热多孔介质壁面槽道湍流直接数值模拟局部热平衡模型

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砂岩压缩断裂行为的半均质近场动力学模拟

固体力学学报 2024年

作者：董文博陈子光江汉大学智能制造学院华中科技大学航空航天学院工程力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

孔隙率是砂岩复杂特性的一项关键因素，显著影响其压缩强度和变形参数。针对砂岩的压缩破坏开展孔隙率对其断裂行为影响的研究具有重要的理论意义和工程价值。本文采用半均质化近场动力学（IH-PD）模型和全均质化近场动力学（FH-PD）模... 详细信息

孔隙率是砂岩复杂特性的一项关键因素，显著影响其压缩强度和变形参数。针对砂岩的压缩破坏开展孔隙率对其断裂行为影响的研究具有重要的理论意义和工程价值。本文采用半均质化近场动力学（IH-PD）模型和全均质化近场动力学（FH-PD）模型，分别对单轴压缩加载下砂岩的断裂行为进行模拟。通过将IH-PD和FH-PD的模拟结果与实验结果进行对比，验证了IH-PD模型用于处理压缩断裂问题的准确性和优越性。结果表明，IH-PD模型能够捕捉到受压砂岩断裂过程中产生的横向裂纹，能够反映出孔隙分布变化引起的裂纹路径差异。通过模拟不同孔隙率砂岩的压缩断裂行为，研究了孔隙对受压砂岩断裂模式的影响。结果表明，单轴压缩加载下，孔隙率对砂岩中裂纹的路径、粗糙度、曲折度均产生明显影响。

关键词：近场动力学半均质化砂岩孔隙率压缩破坏

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不同形状液滴撞击固壁的动力学特性研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 68-78页

作者：李阳庄启亮王伯福上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院上海200444

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞... 详细信息

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞击后都经历了铺展过程,形状的不同致使在壁面上的液滴边缘处形成的颈部射流形状有所差异,铺展过程后半阶段与初始形状无关.液滴撞击超疏水壁面时,不同初始形状和不同韦伯数(We)情况下,液滴在冲击过程中都经历铺展-回缩-反弹的形态变化;液滴对壁面形成的冲击力演化均有两个明显的峰值,这两个峰值分别由液滴的惯性冲击和液滴回缩阶段中形成的沃辛顿射流产生;不同韦伯数(We)情况下,相同形状的液滴冲击力演化规律一致;相同韦伯数(We)情况下,液滴形状越扁平,惯性冲击力峰值也越大,且达到峰值的时间越短.

关键词：液滴撞击壁面形状动力学