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复合材料原位光固化工艺铺层时间优化

复合材料学报 2024年第5期41卷 2732-2743页

作者：许家忠徐庆朋刘美军蒋悦哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数... 详细信息

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数学模型,基于该模型建立一个描述原位光固化过程的数学模型,进而对铺层时间进行优化,使用遗传算法结合梯度下降算法的方式求解出优化后的铺层时间,对原位光固化过程进行有限元仿真。仿真结果表明:与其他固化方式相比,原位光固化工艺优化铺层时间后,到达固化结束时间时,各层均能完成固化,固化度均在以期望固化度为中值的区间内且分布均匀,通过玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板固化实验对算法及仿真进行验证,实验结果与仿真对照表明,优化后的原位光固化工艺能够实现同步固化的效果。

关键词：复合材料紫外光固化原位光固化工艺逐层固化同步固化铺层时间优化

竞争非局域向列相液晶中艾里高斯光束的相互作用

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光子学报 2024年第4期53卷 244-256页

作者：任思琪浦绍质梁影杜明欣张萌哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080

基于JUNG P S等提出的新型竞争非局域模型数值研究了艾里高斯光束在该模型中的相互作用,采用分步傅里叶算法数值模拟艾里高斯光束在竞争型非局域非线性向列相液晶中的相互作用。结果表明,可以通过调节初始振幅、初始间距、位相差以及非... 详细信息

基于JUNG P S等提出的新型竞争非局域模型数值研究了艾里高斯光束在该模型中的相互作用,采用分步傅里叶算法数值模拟艾里高斯光束在竞争型非局域非线性向列相液晶中的相互作用。结果表明,可以通过调节初始振幅、初始间距、位相差以及非局域程度控制艾里高斯光束间的相互作用。初始振幅增大会使相互作用力增大;分子取向非局域程度的增加导致艾里高斯光束宽度展宽,使反相艾里光束吸引力增强,热非局域程度的改变使初始振幅较大的反相艾里高斯光束由相互排斥作用变为相互吸引作用,使反相艾里高斯光束出现排斥和吸引作用动态平衡;同时还发现增大热非线性系数能使反相艾里高斯光束出现吸引或排斥。

关键词：艾里高斯光束相互作用竞争非局域液晶

计及复杂换位结构的百万千瓦级汽轮发电机定子流固耦合传热研究

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5328-5338页

作者：边旭孟雨鹏梁艳萍王乃元韩仰志哈尔滨理工大学

百万千瓦级汽轮发电机的定子绕组通常采用多根空、实心股线并绕的复杂编织换位结构，针对尺寸相差悬殊的复杂结构使得其定子流固耦合模型的数值求解存在网格数量多、容易出现奇异解的难点问题，该文提出三维区段式流固耦合网格划分方法... 详细信息

百万千瓦级汽轮发电机的定子绕组通常采用多根空、实心股线并绕的复杂编织换位结构，针对尺寸相差悬殊的复杂结构使得其定子流固耦合模型的数值求解存在网格数量多、容易出现奇异解的难点问题，该文提出三维区段式流固耦合网格划分方法，根据不同区段股线的结构及传热特点，通过非均匀网格划分方法大大降低求解模型的网格数量，实现计及复杂换位结构的定子流固耦合模型的数值求解，并通过一台124万k W水氢氢冷汽轮发电机的短路型式实验进行验证。在此基础上，提出定子绕组的新型交叉换位方法并与传统换位方法的温度进行对比，结果表明，新型交叉换位方法使定子绕组股线以及绝缘的温度分布更加均匀，并且能够有效降低定子绕组最高温度。

关键词：百万千瓦级汽轮发电机定子复杂换位结构流固耦合传热

辐照改性聚丙烯腈/热塑性聚氨酯锂离子电池隔膜的制备与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2385-2394页

作者：王一迪巩桂芬崔巍巍王召阳楼晨霞哈尔滨理工大学材料与化学工程学院哈尔滨150040

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,... 详细信息

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,制备出一种新型锂离子电池隔膜。通过FTIR发现辐照改性PAN/TPU隔膜,PAN分子间出现环化反应,并且PAN与TPU分子间出现C=N-N键的交联,环和交联结构的引入都提高隔膜的力学与耐热性能,此外通过100 k Gy改性后的隔膜电化学性能优异,具有较高的吸液率(552%)与孔隙率(68.2%),电化学稳定窗口为5.42 V,界面阻抗为149.44Ω,离子电导率为1.68×10^(-3)S/cm,均优于辐照前的隔膜,1 C下循环100次后放电容量保持率为96.53%,并在循环测试中表现出优异的倍率性能。

关键词：锂离子电池电化学性能隔膜静电纺丝聚丙烯腈辐照

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氦气风机驱动电机转子径向通风结构研究

电机与控制学报 2024年第3期28卷 96-109页

作者：陶大军孟卓然徐金燕戈宝军哈尔滨理工大学电气工程学院黑龙江哈尔滨150080

氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路唯一能动设备,其安全性直接影响到高温气冷堆的安全稳定运行。针对高温高压环境及氦气传热工质对驱动电机风路结构设计及相关参数影响引发的新问题,通过建立双侧转子铁心三维风路结构流固耦合传热模... 详细信息

氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路唯一能动设备,其安全性直接影响到高温气冷堆的安全稳定运行。针对高温高压环境及氦气传热工质对驱动电机风路结构设计及相关参数影响引发的新问题,通过建立双侧转子铁心三维风路结构流固耦合传热模型,计算分析了高温高压环境下传热工质氦气在转子径向风沟内的流动特性,研究了转子分别在动态和静态情况下,通风结构内流体流动规律及转子铁心和导条的温升变化规律。同时,对不同种类传热工质的对应规律进行了对比研究,搭建了模拟实验测试装置,实测数据与数值计算结果吻合较好,验证了计算分析结果的合理性和正确性,为氦气风机驱动电机转子风路结构优化、冷却性能的有效提升提供一定的理论参考。

关键词：高温气冷堆氦气风机驱动电机通风结构传热特性流固耦合

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信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 627-642页

作者：赵靖侯超凡丰明洁陈勇上海理工大学交通系统工程系

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理，收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹，以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标，采用CatBoost-S... 详细信息

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理，收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹，以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标，采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度，运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明：交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用，又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性，增大行人过街的安全风险；相比右转专用车道和直右混行车道，交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险，驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s-1和1.034m·s-2;右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳，在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.

关键词：信号控制交叉口右转交通安全驾驶员行为 CatBoost-SHAP模型路径分析驾驶模拟器

基于材料冲击特性的碳化硅超声磨削机理及亚表面损伤特征研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 75-85页

作者：梁奉爽吴明阳刘立飞哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 重庆理工大学机械工程学院重庆400054

碳化硅是空间光学元件理想材料之一,但其磨削亚表面会产生较严重的面损伤,影响光学元件生产效率、性能发挥及使用寿命。为了更好地控制碳化硅超声磨削亚表面损伤,开展了超声辅助磨削数值仿真和试验研究,建立磨粒的运动轨迹方程,研究加... 详细信息

碳化硅是空间光学元件理想材料之一,但其磨削亚表面会产生较严重的面损伤,影响光学元件生产效率、性能发挥及使用寿命。为了更好地控制碳化硅超声磨削亚表面损伤,开展了超声辅助磨削数值仿真和试验研究,建立磨粒的运动轨迹方程,研究加工参数对运动学特性的影响规律,分析超声振动辅助对磨削过程材料去除的影响机理,讨论加工参数影响下的碳化硅超声磨削去除机理和亚表面损伤特征,建立亚表面损伤深度预测模型。结果表明,施加超声振动辅助后磨粒的运动学特性发生周期性变化,磨粒周期性地冲击工件;碳化硅在超声磨削过程中主要有三种去除方式:穿晶裂纹撕裂晶粒发生脆性断裂去除、晶界裂纹扩展至碳化硅表面导致单颗晶粒脱落以及晶界裂纹沿多颗晶粒的晶界扩展至碳化硅表面导致块状脱落;经验证,亚表面损伤深度模型预测精度较好,预测值与检测值的方差为0.219。

关键词：碳化硅超声振动辅助磨削亚表面损伤

勃姆石溶胶改性HGMs的制备及其水性复合涂层的性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 775-786页

作者：王召阳巩桂芬崔巍巍王一迪楼晨霞哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

保温隔热对节能减排、减少能源消耗有着重大战略意义。本文以勃姆石溶胶对空心玻璃微球(Hollow glass microspheres,HGMs)进行表面改性,引入气腔结构以提高涂层保温隔热性能,制备可连续生产的高性能水性复合涂层。通过FTIR、XRD、SEM等... 详细信息

保温隔热对节能减排、减少能源消耗有着重大战略意义。本文以勃姆石溶胶对空心玻璃微球(Hollow glass microspheres,HGMs)进行表面改性,引入气腔结构以提高涂层保温隔热性能,制备可连续生产的高性能水性复合涂层。通过FTIR、XRD、SEM等表征手段对复合微球的微观形貌及结构进行分析。采用热失重分析、热导率、红外热成像等技术手段,系统研究涂层的微观结构、综合性能、保温隔热机制。结果表明:勃姆石溶胶成功对HGMs进行表面改性,HGMs@Al_(2)O_(3)保留HGMs的基本结构与特征,增强与水性聚合物基体的界面相容性,解决HGMs与水性基体界面粘结性差、致使其热导率波动大的实际问题。与未添加隔热填料的复合涂层相比,当HGMs@Al_(2)O_(3)含量为7wt%时达逾渗阈值,涂层综合性能最佳,显著提高复合涂层保温隔热性,导热系数降低58.7%;复合涂层最大热分解温度提高11%,在100℃热场环境下,能达到温度差为18.1℃的隔热效果,应用潜力及商业化前景巨大。

关键词：保温隔热复合涂层空心玻璃微球耐热性热导率热传输速率

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含氟基团对聚酰亚胺耐电晕及介电性能的影响

复合材料学报 2024年第5期41卷 2425-2435页

作者：赵伟宋吉祥陈昊林晓艺黄紫微周昱翁凌哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

电气设备的高频化趋势对绝缘材料的耐电晕老化性能及介电性能提出了更高的要求。因此,提高绝缘材料的绝缘性能对高频电力系统的发展至关重要。本文以2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基苯基醚(6FODA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲... 详细信息

电气设备的高频化趋势对绝缘材料的耐电晕老化性能及介电性能提出了更高的要求。因此,提高绝缘材料的绝缘性能对高频电力系统的发展至关重要。本文以2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基苯基醚(6FODA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)为反应单体,设计制备了嵌段共聚型含氟聚酰亚胺(FPI)三层薄膜,并重点研究了材料的耐电晕性能和介电性能。结果表明:不同含氟量嵌段共聚型FPI三层薄膜的耐电晕寿命均高于纯聚酰亚胺(PI)三层薄膜,且随着含氟量的增加,薄膜耐电晕寿命相应增大。当ODA与6FODA摩尔比为1∶9时三层薄膜的耐电晕寿命在常温(20℃)、80 kV/mm下最高可达4.0 h,是纯PI三层薄膜(1.4 h)的2.86倍。随着含氟量的增加,FPI三层薄膜的介电常数呈现先减后增趋势,ODA与6FODA摩尔比为1∶1时三层薄膜的介电常数在1 MHz时最低可降至2.26,介电损耗与电导率呈现先增后减趋势。介电强度随着含氟量的增加有所下降,但均高于纯PI三层薄膜,ODA与6FODA摩尔比为9∶1时,三层薄膜的介电强度高达434 kV/mm。

关键词：绝缘材料含氟聚酰亚胺嵌段共聚三层耐电晕性能介电性能