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四周受火异形截面部分包覆钢-混凝土轴压组合柱耐火性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 52-62页

作者：杨欢刘用王静峰徐秋雨合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009

异形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱是解决高层钢结构住宅凸柱问题的有效方法之一,因其型钢翼缘外露,故而抗火问题备受关注。为研究异形截面PEC柱的抗火性能,以截面形式和轴压比为参数设计并制作了4根异形截面PEC柱,开展了恒载升温试... 详细信息

异形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱是解决高层钢结构住宅凸柱问题的有效方法之一,因其型钢翼缘外露,故而抗火问题备受关注。为研究异形截面PEC柱的抗火性能,以截面形式和轴压比为参数设计并制作了4根异形截面PEC柱,开展了恒载升温试验,得到火灾下异形截面PEC柱的破坏模式、竖向与侧向变形-时间关系曲线和耐火极限,并分析其温度场分布与变形规律。研究结果表明:随着火灾下截面损伤增加,L形及T形截面PEC柱逐渐由轴压受力状态分别转为双向及单向偏压受力状态,十字形截面PEC柱仍保持轴压受力状态;在上端球铰和下端单向铰边界条件下,L形截面PEC柱发生双向弯曲失稳,T形截面PEC柱发生平面外弯曲失稳,十字形截面PEC柱发生平面内弯曲失稳;在轴压比为0.4、没有防火保护条件下,L形截面PEC柱耐火极限为41 min,T形截面和十字形截面PEC柱耐火极限分别为32.5 min和29 min;当轴压比由0.4增加至0.55时,十字形截面PEC柱耐火极限降低了28.7%。借鉴EN 1994-1-2中建议的四周受火规则截面PEC柱高温承载力简化计算方法,对异形截面PEC柱高温承载力进行计算,计算结果偏保守。

关键词：部分包覆钢-混凝土组合柱异形截面火灾试验耐火性能高温承载力

比能量对激光熔覆Ni60组织及力学性能的影响

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焊管 2024年第9期47卷 21-27页

作者：沈虎李先芬叶俊洋徐政华鹏刘大双合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

采用激光熔覆Ni60合金粉末在42CrMo钢板上制备镍基复合涂层,并对熔覆层的表面形貌、微观组织、物相、维氏硬度、耐磨性及剪切强度进行了分析,同时分析了激光功率和扫描速度对激光熔覆层组织和摩擦磨损性能的综合影响。结果表明:不同比... 详细信息

采用激光熔覆Ni60合金粉末在42CrMo钢板上制备镍基复合涂层,并对熔覆层的表面形貌、微观组织、物相、维氏硬度、耐磨性及剪切强度进行了分析,同时分析了激光功率和扫描速度对激光熔覆层组织和摩擦磨损性能的综合影响。结果表明:不同比能量下各Ni60熔覆层物相种类一致,比能量过高或过低其熔覆层表面均会产生较大飞溅或烧蚀;其显微硬度与基体相比提高了约1.4~1.96倍,随着比能量的降低其硬度逐渐增加,而摩擦系数及磨损量随比能量的降低逐渐减小;熔覆层具有较高的抗剪强度,可达到225~259 MPa;当比能量为4.8 kJ/cm2时熔覆层表面飞溅小、鱼鳞纹排列紧密且厚度均匀,同时组织致密、力学性能优异且熔覆层与基体达到了良好的冶金结合。

关键词：激光熔覆镍基合金比能量显微组织力学性能

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锂离子电池高安全复合隔膜的挑战和未来展望

储能科学与技术 2024年第6期13卷 1794-1806页

作者：钟国彬姚鑫刘永超侯倩项宏发南方电网电力科技股份有限公司广东广州510080 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥214000

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化... 详细信息

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化学/电化学稳定性以及隔膜-电解液相互作用等方面的要求,并通过对近期相关文献的探讨,重点综述了耐高温聚合物隔膜的研究进展;重点分析了高耐热聚合物基隔膜、阻燃添加剂涂敷隔膜和聚合物基底复合等策略对于阻燃多功能复合隔膜的改善机制;对于复合隔膜的锂枝晶抑制策略,主要介绍了物理阻隔锂枝晶生长、均匀化锂沉积和调控锂离子迁移通量三种方法。综合分析表明,通过减薄聚烯烃隔膜同时引入高性能薄涂层、掺杂固态电解质、开发高耐热聚合物基底隔膜等策略,有望在实现高安全性的同时获得高离子电导率。

关键词：锂离子电池高安全性复合隔膜

激光锡球软钎焊工艺参数对微焊点形态及润湿性的影响

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焊管 2024年第6期47卷 22-27页

作者：刘标李先芬柴旭东蔡楷蒙永民华鹏徐政合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

为了探索激光锡球焊工艺参数对微焊点形貌的影响,采用激光锡球焊将直径0.25 mm的SAC305锡球在沉镍金焊盘上制备微焊点,并分析了微焊点的形貌及SAC305/焊盘界面的润湿性。结果表明,激光功率27 W、加热时间8 ms为最佳工艺参数,采用此工艺... 详细信息

为了探索激光锡球焊工艺参数对微焊点形貌的影响,采用激光锡球焊将直径0.25 mm的SAC305锡球在沉镍金焊盘上制备微焊点,并分析了微焊点的形貌及SAC305/焊盘界面的润湿性。结果表明,激光功率27 W、加热时间8 ms为最佳工艺参数,采用此工艺参数制备的微焊点均匀铺展在焊盘上,无缺陷;微焊点高度与激光功率、加热时间均呈负相关,微焊点铺展直径与激光功率、加热时间均呈正相关;SAC305/焊盘界面平整,喷出的SAC305锡球/镀Ni的Cu焊盘界面润湿性良好。

关键词：激光锡球焊 SAC305锡球激光功率加热时间焊点形态

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可拆卸式深紫外光纤真空馈通结构

真空科学与技术学报 2024年第6期44卷 471-476页

作者：郑一鸣林文豫吴俊王旭迪合肥工业大学机械工程学院合肥230009

空间引力波探测中需要利用深紫外光的光电效应中和检验质量上积累的电荷,实现电荷管理。真空馈通是引入深紫外光纤的关键组件,须在实现电荷管理的同时确保惯性传感器真空度。文章提出了一种可拆卸的真空光纤馈通结构,通过金属套管的阶... 详细信息

空间引力波探测中需要利用深紫外光的光电效应中和检验质量上积累的电荷,实现电荷管理。真空馈通是引入深紫外光纤的关键组件,须在实现电荷管理的同时确保惯性传感器真空度。文章提出了一种可拆卸的真空光纤馈通结构,通过金属套管的阶梯沉孔结构设计实现与深紫外裸光纤密封耦合,结合内螺钉压紧柔性材料获得金属套管与法兰的可拆卸密封。介绍了真空光纤馈通结构的设计与制作流程,通过氦质谱和光功率计测量了整体结构的泄漏率以及光传输损耗。实验结果表明,所设计的馈通组件的真空漏率小于1.0×10^(-12)Pa·m^(3)·s^(-1),传输深紫外光时的光功率损耗低于0.5 dB,能够满足地面和太空实验对电荷管理的需求,保障引力波探测正常进行。

关键词：真空光纤馈通高真空深紫外光传输电荷管理系统

引力波探测中惯性传感器的残余气体动力学特性机理研究

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真空科学与技术学报 2024年第1期44卷 35-41页

作者：徐峰王玉青张俊王旭迪合肥工业大学机械工程学院合肥230009

作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复... 详细信息

作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复杂拓扑构型下气体分子逃逸时间动态特性解析亟待解决。文章首先考虑了狭小空间下检验质量块与周围壁面间的材料属性、放气特性等差异性,建立了异质空间复杂拓扑结构下的惯性传感器数理模型;其次解析出残余气体噪声与气体分子逃逸时间之间的定量约束关系,提取了逃逸时间核心影响因素;随后以蒙特卡洛模拟技术为切入点,得到约束条件下气体分子从板间扩散出去所需的逃逸时间及碰撞次数的模拟解。文章研究发现:不同气体成分、壁面性质对残余气体噪声有较大影响;考虑气体分子在壁面的滞留时间会大幅增加逃逸时间、降低碰撞频率。

关键词：空间引力波探测惯性传感器板间异质性残余气体噪声逃逸时间表面碰撞次数

考虑表面效应的压电半导体梁的静态屈曲行为研究

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应用数学和力学 2024年第10期45卷 1300-1312页

作者：詹春晓李孝宝王美芹合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

鉴于表面效应和挠曲电效应对纳米材料或结构的力学行为具有显著影响,以纳米尺度压电半导体(PS)梁为研究对象,根据Hamilton变分原理,推导建立了考虑Steigmann-Ogden表面弹性效应和挠曲电效应的Euler-Bernoulli梁理论模型和相应的边界条件... 详细信息

鉴于表面效应和挠曲电效应对纳米材料或结构的力学行为具有显著影响,以纳米尺度压电半导体(PS)梁为研究对象,根据Hamilton变分原理,推导建立了考虑Steigmann-Ogden表面弹性效应和挠曲电效应的Euler-Bernoulli梁理论模型和相应的边界条件.结合电荷守恒方程和线性漂移扩散方程,研究了该梁结构的静态屈曲行为,得到了短路和开路条件下梁结构的等效弹性常数和屈曲临界压力的解析解.详细分析了表面效应、尺寸效应、挠曲电效应以及载流子屏蔽效应等因素对梁结构的等效弹性常数的影响规律和作用机制.该文的研究结果对基于纳米压电半导体梁结构电子器件的设计和应用具有指导作用.

关键词：压电半导体梁屈曲表面效应挠曲电效应

Al/Ti异质合金回填式搅拌摩擦点焊数值模拟

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热加工工艺 2024年第11期53卷 42-48页

作者：宋奎晶韦勇徐萌季雨凯刘鑫泉张铭雨杨蓓钟志宏合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 航天工程装备(苏州)有限公司江苏苏州215200

采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法对2 mm厚的5A02铝合金/TC4钛合金板异质金属回填式搅拌摩擦点焊过程展开模拟研究,分析了旋转速度和停留时间对焊点成型过程中温度场、等效塑性应变场以及材料流动的影响。结果表明,在扎入初期,热累积... 详细信息

采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法对2 mm厚的5A02铝合金/TC4钛合金板异质金属回填式搅拌摩擦点焊过程展开模拟研究,分析了旋转速度和停留时间对焊点成型过程中温度场、等效塑性应变场以及材料流动的影响。结果表明,在扎入初期,热累积作用明显,升温速率相对较快,随焊接过程进行,产热会由摩擦产热转变为摩擦和塑性变形共同产热,升温速率放缓。当搅拌头转速为2000 r/min、扎入速度为1 mm/s、扎入深度为1.9 mm、回填速度为1mm/s、停留时间为0 s时,铝合金焊核区温度峰值达到558℃,等效塑性应变峰值达到120。在模拟的工艺区间内,焊核区峰值温度与旋转速度呈正相关,停留时间对温度的影响并不明显。

关键词：回填式搅拌摩擦点焊耦合的欧拉-拉格朗日异质合金温度场等效塑性应变

5A06/AZ31异质合金RFSSW接头组织及性能研究

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热加工工艺 2024年第17期53卷 20-26页

作者：宋奎晶季雨凯徐萌韦勇刘鑫泉张铭雨孔德浩钟志宏合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 航天工程装备(苏州)有限公司江苏苏州215200

采用不同的焊具搅拌转速和扎入深度开展了5A06铝合金上板/AZ31镁合金下板的回填式搅拌摩擦点焊试验,观察了焊点的宏观形貌,采用显微硬度及拉剪性能测试手段获得了焊点横截面的硬度分布和拉剪承载性能,并对搅拌套下方界面的晶粒、金属间... 详细信息

采用不同的焊具搅拌转速和扎入深度开展了5A06铝合金上板/AZ31镁合金下板的回填式搅拌摩擦点焊试验,观察了焊点的宏观形貌,采用显微硬度及拉剪性能测试手段获得了焊点横截面的硬度分布和拉剪承载性能,并对搅拌套下方界面的晶粒、金属间化合物(IMC)层进行了微观表征和成分分布定量分析。结果表明,焊点表面成形均较好,当搅拌速度、扎入深度过大时焊点表面出现较多飞边。当焊具搅拌速度为1900 r/min,扎入深度为1.6 mm时,拉剪强度最大,但也仅为57.65 MPa。在拉剪载荷下,焊点沿着界面水平方向断裂,断口呈现脆性断裂特征。随着焊接热输入增大,界面金属间化合物反应层变厚,反应产物为β-Al3Mg2和γ-Al12Mg17。因脆性相与合金基体之间存在热应力,界面位置出现微裂纹。搅拌套下方焊点界面两侧金属产生塑性变形并逐渐累积,促进动态再结晶形核,形成再结晶晶粒。

关键词：回填式搅拌摩擦点焊拉剪强度脆性断裂界面反应