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干热岩地热能开发技术挑战与发展战略

地球科学 2024年第6期49卷 2131-2147页

作者：许天福文冬光袁益龙吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心天津300304

为推动我国干热岩地热开发取得新突破,形成一批干热岩开发示范区域,支撑国家能源结构调整和“双碳”目标实现,总结归纳了推进干热岩商业化开发的底层技术、关键技术以及前沿和颠覆性技术.根据国内外干热岩勘查、开发利用现状,结合青海... 详细信息

为推动我国干热岩地热开发取得新突破,形成一批干热岩开发示范区域,支撑国家能源结构调整和“双碳”目标实现,总结归纳了推进干热岩商业化开发的底层技术、关键技术以及前沿和颠覆性技术.根据国内外干热岩勘查、开发利用现状,结合青海共和干热岩试采科技攻坚战实践,将干热岩地热资源评价与选址、干热岩高效低成本钻井技术、干热岩地热利用技术定为底层技术;干热岩体精细勘查与刻画、高效复杂裂隙网络储层建造技术、有效微地震控制技术、裂缝网络连通与储层表征技术定为关键核心技术;井下液体爆炸造缝技术、井下原位高效换热发电技术、CO_(2)等不同工质换热发电技术列为前沿和颠覆性技术.

关键词：干热岩增强型地热系统工程示范研究进展技术挑战环境地质学

级配碎石层协调沥青混合料层温度收缩变形行为

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1045-1057页

作者：万铜铜汪海年郑文华冯珀楠陈玉张琛长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064 西安航空学院能源与建筑学院西安710077

为揭示级配碎石基层与沥青混合料面层的温度收缩协调变形规律,本文采用动静态应变采集系统实时获取沥青混合料层的温缩应变,基于PFC6.0 Suite和FLAC3D构建了组合结构连续-离散耦合模型,探究了级配碎石层与沥青混合料层温缩协调变形宏观... 详细信息

为揭示级配碎石基层与沥青混合料面层的温度收缩协调变形规律,本文采用动静态应变采集系统实时获取沥青混合料层的温缩应变,基于PFC6.0 Suite和FLAC3D构建了组合结构连续-离散耦合模型,探究了级配碎石层与沥青混合料层温缩协调变形宏观和细观响应规律。研究结果表明:连续-离散耦合模型与室内试验的吻合度相比连续介质模型高,温缩系数相对误差最大为8.1%;沥青混合料及其组合试件温缩应变-时间关系曲线均呈先快后慢的非线性变化规律,沥青混合料类型及降温温差对级配碎石的约束作用基本无影响;组合试件温缩变形主要发生在前1 h内,沥青混合料层整体由“翘起”状逐渐过渡到“平缓”状;级配碎石层通过颗粒向内挤压运动,使两端松散膨胀及颗粒接触重组来实现与沥青混合料层的协调变形。本文从宏观应变响应与空隙率、配位数及三维组构细观响应揭示温缩协调变形机制,研究结果可为级配碎石基层沥青路面低温抗裂研究提供理论参考。

关键词：道路工程协调变形连续-离散耦合温缩开裂级配碎石细观响应

等角贴敷压电分流片圆柱壳有限元建模及减振分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 365-374页

作者：孙伟杨俊东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4... 详细信息

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4个压电分流片圆柱壳为对象进行实例研究,证明了建模方法的合理性以及压电分流阻尼对圆柱壳的减振效果。在此基础上进行参数影响分析,可以发现:对于电阻分流电路存在一个最优电阻值可使减振效果最优;压电片贴敷在变形相对大的区域以及增大尺寸对减振有利。

关键词：机械设计及理论压电分流薄壁圆柱壳有限元建模减振分析等角度贴敷

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无机材料飞秒激光3D打印技术研究进展（特邀）

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中国激光 2024年第12期 214-234页

作者：侯郑为刘少峰林琳涵李正操孙洪波清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器全国重点实验室吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室

飞秒激光三维（3D）打印具有无掩模、高精度、高分辨率、真三维制造等特点，在复杂微纳3D结构制造上难以替代，基于双光子聚合打印技术，已经在微机电、微纳光电、微纳光子等复杂器件制备上展现出巨大的应用前景。随着共混掺杂技术及新... 详细信息

飞秒激光三维（3D）打印具有无掩模、高精度、高分辨率、真三维制造等特点，在复杂微纳3D结构制造上难以替代，基于双光子聚合打印技术，已经在微机电、微纳光电、微纳光子等复杂器件制备上展现出巨大的应用前景。随着共混掺杂技术及新型无机光敏材料的发展，高无机功能材料占比的飞秒激光3D打印为高性能器件制备提供了更多的可能性，极大拓展了微纳3D制造的应用能力。围绕近年来基于无机材料体系的飞秒激光3D打印方法，从无机组分工艺、激光打印能力、无机功能材料体系及应用等方面总结现有飞秒激光3D打印微纳器件应用、发展前景及面临的挑战，并展望飞秒激光打印无机3D微纳结构的新材料、新方法、新应用。

关键词：激光技术飞秒激光 3D打印纳米技术无机材料功能材料

考虑环境温度效应的隔震橡胶支座力学性能试验

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哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 91-103页

作者：庞辉姜涛戴君武杨永强柏文地震工程与工程振动重点实验室(中国地震局工程力学研究所) 哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080 北华大学土木与交通学院吉林吉林132013

为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座(LRB700以及LNR700)开展一系列不同温度(-20、0、23℃)、不同频率(0.2、0.25、0.3 Hz)以及不同剪应变(50%、100%、250%)的压剪试验。鉴... 详细信息

为研究环境温度对隔震橡胶支座力学特性的影响,利用高速压剪试验设备针对直径700 mm的隔震橡胶支座(LRB700以及LNR700)开展一系列不同温度(-20、0、23℃)、不同频率(0.2、0.25、0.3 Hz)以及不同剪应变(50%、100%、250%)的压剪试验。鉴于高速高压(15 MPa的竖向压应力)试验设备本身会产生较大的惯性力以及摩擦力,分别提供相应的修正方案以便准确获得支座的力学性能指标。结果表明:随着加载圈数的增加,LRB700内部铅芯的温度变化较为明显,并呈现关于高度的对称性,而LNR700内壁温度变化很小;LRB700及LNR700的相关力学性能指标(如水平屈服剪力、屈服后水平刚度以及水平等效刚度)随环境温度的降低都表现出不同程度的上升趋势,其中,LRB700水平屈服剪力上升15%~32%,LRB700屈服后水平刚度上升7%~16%,LRB700与LNR700水平等效刚度分别上升12%~23%、5%~16%。基于上述结果并结合相关规范针对LRB700以及LNR700提出考虑环境温度效应的力学性能调整系数。

关键词：隔震橡胶支座考虑环境温度修正方案性能指标性能调整系数

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胶囊形气膜结构风致气弹响应及风振系数研究

振动工程学报 2024年第1期37卷 31-39页

作者：陈昭庆宋鹏飞闫科晔武岳苏宁曾聪东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012 东北电力大学吉林省电力基础设施安全评估与灾害防治重点实验室吉林吉林132012 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

针对1/3矢跨比胶囊形气膜结构进行了气弹模型风洞试验,研究了结构的风致气弹响应变化规律,并给出了可供设计参考的风振系数。研究发现:结构平均变形呈迎风面凹陷,顶部隆起,横风向向外凸出的趋势,且这种变形趋势随着内压减小和风速增大... 详细信息

针对1/3矢跨比胶囊形气膜结构进行了气弹模型风洞试验,研究了结构的风致气弹响应变化规律,并给出了可供设计参考的风振系数。研究发现:结构平均变形呈迎风面凹陷,顶部隆起,横风向向外凸出的趋势,且这种变形趋势随着内压减小和风速增大越来越明显。0°风向角时的平均变形和振幅大于45°风向角时的平均变形和振幅大于90°风向角时的平均变形和振幅,结构合位移均值的极值出现在迎风面与顶面中心点;0°和45°风向角下,顶点竖向振幅>顺风向振幅>横风向振幅,结构以1阶模态振动为主;90°风向角下,顶点横风向振幅大于其他两个方向,结构以1阶和2阶模态叠加振动为主。各工况下结构的内压均有不同程度的减小。最后给出了考虑流固耦合效应的响应风振系数。

关键词：风致气弹响应胶囊形气膜气弹模型风洞试验响应风振系数

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基于深度强化学习的网联车辆队列纵向控制

控制与决策 2024年第6期39卷 1879-1887页

作者：李永福周发涛黄龙旺于树友施树明重庆邮电大学智能空地协同控制重庆市高校重点实验室重庆400065 吉林大学控制科学与工程系长春130012 吉林大学交通学院长春130012

针对车辆队列中多目标控制优化问题,研究基于强化学习的车辆队列控制方法.控制器输入为队列各车辆状态信息以及车辆间状态误差,输出为基于车辆纵向动力学的期望加速度,实现在V2X通信下的队列单车稳定行驶和队列稳定行驶.根据队列行驶场... 详细信息

针对车辆队列中多目标控制优化问题,研究基于强化学习的车辆队列控制方法.控制器输入为队列各车辆状态信息以及车辆间状态误差,输出为基于车辆纵向动力学的期望加速度,实现在V2X通信下的队列单车稳定行驶和队列稳定行驶.根据队列行驶场景以及采用的间距策略、通信拓扑结构等特性,建立队列马尔科夫决策过程(Markov decision process,MDP)模型.同时根据队列多输入-多输出高维样本特性,引入优先经验回放策略,提高算法收敛效率.为贴近实际车辆队列行驶工况,仿真基于PreScan构建多自由度燃油车动力学模型,联合Matlab/Simulink搭建仿真环境,同时引入噪声对队列控制器中动作网络和评价网络进行训练.仿真结果表明基于强化学习的车辆队列控制燃油消耗更低,且控制器实时性更高,对车辆的控制更为平滑.

关键词：车辆队列深度确定性策略梯度强化学习燃油消耗 V2X PreScan

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

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材料导报 2024年第16期38卷 207-213页

作者：任东亭王文权张新戈杜文博朱胜吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 中国辐射防护研究院太原030006 中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3... 详细信息

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

关键词：超音速等离子喷涂 Al-Al_(2)O_(3)复合涂层镁合金孔隙率耐腐蚀性能

C/SiC复合材料激光超声复合微切削材料损伤机理与表面质量研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 189-205页

作者：李继成陈广俊许金凯于化东长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室长春130022 长春理工大学机电工程学院长春130022 吉林大学机械与航空航天工程学院长春130025

C/SiC复合材料具有高比强度、低密度、低热膨胀系数、耐磨损、耐高温等优异的机械与力学性能,广泛应用于航空航天、国防、电子等领域。但因其特殊的组织结构与材料特性,在加工中极易产生纤维拔出、剥落、微裂纹扩展、破碎等损伤或缺陷,... 详细信息

C/SiC复合材料具有高比强度、低密度、低热膨胀系数、耐磨损、耐高温等优异的机械与力学性能,广泛应用于航空航天、国防、电子等领域。但因其特殊的组织结构与材料特性,在加工中极易产生纤维拔出、剥落、微裂纹扩展、破碎等损伤或缺陷,直接导致加工难度大、刀具磨损快、加工精度低、表面质量差,严重制约了高端装备的性能。开展C/SiC复合材料激光超声复合微切削(L-UHM)材料损伤机理与表面质量研究,分析激光超声双能场作用下C/SiC复合材料的失效机制。基于正交切削模型建立常规加工(CM)、激光辅助加工(LAM)和L-UHM微观切削模型,揭示CM、LAM和L-UHM中三种典型纤维方向下纤维相与Si C基体相的去除机制,评价不同纤维方向下微观形貌和表面粗糙度。结果表明,激光超声复合微切削可显著降低纤维断裂能,抑制纤维弯曲,缩小Si C基体破碎面积,大幅提升加工表面质量。相比CM和LAM,L-UHM可明显抑制纤维开裂、基体破碎及基体裂纹扩展,纤维断口更加平整规则。此外,在L-UHM中顺纤维方向表面质量较LAM提高了10.1%,证明了理论分析的正确性。

关键词： C/SiC复合材料激光超声复合微切削损伤机理表面质量

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