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工科类毕业设计TQC模式实践与探索——以同济大学航空航天与力学学院为例

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恒流充电有限柱体电极浓度分布及扩散诱导应力解析分析

中国力学大会-2021+1

作者：范武朱延娟卢国强同济大学航空航天与力学学院

通过十多年的实践,具有"三点一线多面相结合"特色的毕业设计(论文)TQC管理模式成绩突出,促进了教师、学生、管理者的全员全程投入,保证了工科类毕业设计(论文)质量,提升了本科综合实践能力与素质培养水平。

关键词：毕业设计论文 TQC 管理模式

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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物理学报 2024年第15期73卷 225-234页

作者：彭颖吒张锴郑百林同济大学航空航天与力学学院上海200092

常见的柱状电极模型中,在轴向方向一般采用无限长假设广义平面应变分析方法,本文考虑恒流充电下有限柱形电极模型,基于力-化耦合一般方程,推导出位移与扩散诱导应力解析解.有限柱体电极中浓度分布由仅考虑径向扩散和仅考虑轴向扩散两部... 详细信息

常见的柱状电极模型中,在轴向方向一般采用无限长假设广义平面应变分析方法,本文考虑恒流充电下有限柱形电极模型,基于力-化耦合一般方程,推导出位移与扩散诱导应力解析解.有限柱体电极中浓度分布由仅考虑径向扩散和仅考虑轴向扩散两部分叠加求解.将浓度函数代入力学方程,使用Boussinesq-Papkovich函数得到应力分量解析解.计算了表面自由柱状电极中浓度和应力场,并将其结果与有限元软件计算的结果进行对比计算.结果表明,理论解和数值解中浓度分布一致,应力分量趋势一致数值相差较小,在荷电状态为17.9%时径向应力在中心处相对误差最大约为4%.本文分析了不同长径比柱状电极中径向和轴向单向扩散对应力场的影响,结果表明,随着长径比的增大,轴向扩散对浓度分布影响下降,径向扩散对应力场影响上升.

关键词：锂离子电池有限柱体电极扩散诱导应力 Boussinesq-Papkovich 函数

纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展

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材料工程 2024年第5期52卷 46-56页

作者：赵华坤于涛程泽非徐鉴李岩同济大学航空航天与力学学院上海200092

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛,其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题,建立完善的数值模拟方... 详细信息

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛,其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题,建立完善的数值模拟方法用来预测其成型过程中的固化行为对于工艺类型选择、工艺参数设计和复合材料构件性能优化具有重要的理论与实践意义。本文归纳了数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程的主要研究进展,并讨论了不同数值模型的适用条件,通过分析同一问题不同模型的适用条件可以为复合材料固化工艺及参数设计的选择提供指导。提升精度和降低成本是数值模型迭代优化的主要研究方向。在此基础上,本文对数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程进行了总结,并认为未来可以从复合材料的树脂流动多尺度建模、机器学习与材料基因组方法在复合材料的构件优化设计中的应用和残余应力对复合材料的性能及使用寿命的影响等方面开展研究。

关键词：纤维增强复合材料数值模拟热固性树脂成型工艺

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核壳颗粒增韧改性环氧树脂基体研究评述

材料导报 2024年第10期38卷 269-277页

作者：朱刚建李文晓同济大学航空航天与力学学院上海200092

环氧树脂(EP)具有优异的性能,被广泛应用在涂料、胶黏剂、复合材料等领域,但是其交联密度大,抗裂纹萌生和扩展能力差,因此,EP的增韧改性一直是国内外学者的研究重点。核壳颗粒(CSP)作为第二相加入EP中能达到良好的增韧效果,同时不会引... 详细信息

环氧树脂(EP)具有优异的性能,被广泛应用在涂料、胶黏剂、复合材料等领域,但是其交联密度大,抗裂纹萌生和扩展能力差,因此,EP的增韧改性一直是国内外学者的研究重点。核壳颗粒(CSP)作为第二相加入EP中能达到良好的增韧效果,同时不会引起热力学性能的大幅损失,相较于传统增韧剂有较大的发展前景。本文在阐述EP的不同增韧机理的基础上,介绍了CSP增韧剂的增韧机理、主要类型及制备方法,评述了CSP材料、颗粒粒径、核壳比等因素对EP力学性能影响的研究结果,并分析了使用CSP增韧方法对作为复合材料基体的EP流变行为和固化动力学等工艺性能的影响。

关键词：核壳颗粒环氧树脂增韧复合材料

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电机驱动非理想振动系统的索末菲效应

力学学报 2024年第9期56卷 2731-2740页

作者：丁川甘子川王笑宋汉文同济大学航空航天与力学学院上海200092

真实转子系统的电机输出功率有限且无法提供理想恒定驱动,随着电机输入电压升高,在系统固有频率附近会出现长时间平均转速停滞和多稳态跳跃,称为“索末菲(Sommerfeld)效应”.这类非理想电机启动时会经过索末菲效应作用区,而长期陷于这... 详细信息

真实转子系统的电机输出功率有限且无法提供理想恒定驱动,随着电机输入电压升高,在系统固有频率附近会出现长时间平均转速停滞和多稳态跳跃,称为“索末菲(Sommerfeld)效应”.这类非理想电机启动时会经过索末菲效应作用区,而长期陷于这一区域时电机转速剧烈波动,会严重影响电机寿命.简化忽略转速波动而注重稳态平均转速,无法观察系统内部受力变化,因此借助数值分析研究电机系统与振动系统作用过程.建立了非理想直流电机-质体-不平衡转子系统的机电耦合动力学模型,通过Matlab/Simulink建模,分析了振动系统各内力分量的变化规律,考察了索末菲效应产生、演变和消失过程.观察到非理想系统进入共振区后,恢复力、惯性力和阻尼力将突然产生偶数倍频成份,导致系统在平均转速与固有频率渐进一致的前提下,产生快转、停转乃至反转剧烈交替切换的现象,并在输入电压大于临界电压后结束跳跃.研究描述了在非理想驱动下系统展现的非线性行为,最后为振动系统动力设计提供指导并确保动力设备正常运行.

关键词：索末菲效应转子系统振动系统非线性动力学

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预充氢金属疲劳损伤研究进展

同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1118-1125页

作者：贺鹏飞赵晟炜李文晓同济大学航空航天与力学学院上海200092

在高压氢环境和疲劳荷载作用下,金属承载件会出现材料疲劳性能减损,甚至失效。对临氢构件开展原位氢疲劳损伤研究存在氢安全方面的困难,因此近年来多采用对预充氢金属进行疲劳性能研究的替代方式。简要概述了氢损伤机理,介绍了金属预充... 详细信息

在高压氢环境和疲劳荷载作用下,金属承载件会出现材料疲劳性能减损,甚至失效。对临氢构件开展原位氢疲劳损伤研究存在氢安全方面的困难,因此近年来多采用对预充氢金属进行疲劳性能研究的替代方式。简要概述了氢损伤机理,介绍了金属预充氢试验方法,总结了预充氢情况下氢对金属高、低周疲劳性能影响的实验结果;归纳了建立预充氢金属的疲劳寿命模型,对金属氢损伤开展定量分析的研究现状;最后讨论了通过改变临氢材料内氢的渗入量和存在形式来抑制氢对金属的影响来提高临氢材料疲劳寿命的几种方法。

关键词：金属疲劳预充氢氢损伤疲劳寿命模型

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基于统一半解析边界的ISPH流固耦合模拟

计算力学学报 2024年

作者：阮剑武王莉华周跃亭同济大学航空航天与力学学院

本文采用基于统一半解析边界处理的不可压缩SPH方法对流固耦合问题进行数值模拟。为了解决传统ISPH方法在模拟剧烈流体冲击的问题中容易发生的粒子穿透的问题，本文通过自由面压力修正方法提高了SPH方法中自由面粒子与边界之间的排斥力... 详细信息

本文采用基于统一半解析边界处理的不可压缩SPH方法对流固耦合问题进行数值模拟。为了解决传统ISPH方法在模拟剧烈流体冲击的问题中容易发生的粒子穿透的问题，本文通过自由面压力修正方法提高了SPH方法中自由面粒子与边界之间的排斥力，缓解了粒子穿透问题。结合防穿透算法，自由面的稳定性可得到进一步改善。在数值算例中，三个刚体入水问题的数值模拟验证了本文中改进的ISPH方法在流固耦合问题中具有较好的精度。

关键词：不可压缩流 SPH 流固耦合边界条件自由表面流

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从飞行汽车看低空经济新业态

学术前沿 2024年第15期 69-75页

作者：沈海军同济大学航空航天与力学学院

近年来,我国低空经济呈现蓬勃发展态势,相关政策密集出台,企业也作出了积极响应,行业发展确定性进一步增强,相关产业取得长足发展,特别是无人机领域处于世界先进水平,但我国低空经济整体水平与欧美发达国家相比仍有一定差距。通用航空... 详细信息

近年来,我国低空经济呈现蓬勃发展态势,相关政策密集出台,企业也作出了积极响应,行业发展确定性进一步增强,相关产业取得长足发展,特别是无人机领域处于世界先进水平,但我国低空经济整体水平与欧美发达国家相比仍有一定差距。通用航空、无人机、飞行汽车是低空经济的主要产业领域,特别是近年出现的飞行汽车被视为低空经济发展的新引擎。在飞行汽车研发方面,国内外均尚处于起步阶段,我国在若干局部技术上领先,但并未形成明显优势。未来,需推动飞行汽车品质和关键技术的不断突破,同时,也要加紧筹划和完善配套的法律法规、基础设施、行业标准、运行环境及监管政策以推动城市空中交通(UAM)体系的建设和低空经济的整体发展。

关键词：低空经济飞行汽车通用小飞机无人机

基于芯条胶粘弹性本构的芳纶纸蜂窝拉伸孔格形态研究

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4752-4764页

作者：夏思禹李岩付昆昆李朝蓬同济大学航空航天与力学学院黑龙江众合鑫成新材料有限公司

拉伸工艺是影响芳纶纸蜂窝孔格形态最关键的工序之一。本文基于纳米压痕法确定了芯条胶粘弹性力学本构关系，建立了芳纶纸蜂窝双边拉伸工艺有限元模型。通过蜂窝拉伸-保载实验验证了该模型的有效性。研究发现，芯条胶的应力松弛行为导... 详细信息

拉伸工艺是影响芳纶纸蜂窝孔格形态最关键的工序之一。本文基于纳米压痕法确定了芯条胶粘弹性力学本构关系，建立了芳纶纸蜂窝双边拉伸工艺有限元模型。通过蜂窝拉伸-保载实验验证了该模型的有效性。研究发现，芯条胶的应力松弛行为导致了蜂窝两端孔格内切圆直径增大，使蜂窝中部孔格内切圆直径减小。同时，在保载过程中纸-胶粘接处孔格粘结圆角半径减小导致蜂窝孔格内角减小。最后，基于该有限元模型探索了涂胶工艺参数对拉伸后蜂窝孔格尺寸的影响规律。研究表明，涂胶宽度和涂胶厚度的增加会导致蜂窝孔格内切圆直径的减小，而蜂窝孔格内角仅受涂胶宽度的影响，随涂胶宽度的增加而增大。

关键词：芳纶纸蜂窝芯条胶粘弹性蜂窝孔格形态有限元模型

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