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表面应变重构的视觉识别方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第8期45卷 1590-1598页

作者：霍军周李高瑞胡清华张占葛葛利涵大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 中国航天员科研训练中心北京100094

针对全断面岩石隧道掘进机刀盘在恶劣工况下的应变监测,本文提出了一种表面应变重构的视觉识别方法。通过图像中圆形标距中心点之间像素点数量的变化,得到标距的实际变形,并在此基础上结合柯西-格林公式进行表面应力重构。本文以隧道掘... 详细信息

针对全断面岩石隧道掘进机刀盘在恶劣工况下的应变监测,本文提出了一种表面应变重构的视觉识别方法。通过图像中圆形标距中心点之间像素点数量的变化,得到标距的实际变形,并在此基础上结合柯西-格林公式进行表面应力重构。本文以隧道掘进机刀盘刀座和筋板2个关键位置为研究对象,设计了4330V和Q345-D共2种材料不同尺寸标准样件,搭建了基于视觉识别和基于应变片的2套测量系统,进行了拉伸载荷作用下的应变对比及样件表面应力重构。研究表明:本文基于视觉识别方法测得的2种材料标准件变形的误差范围为1.28%~3.23%,在此基础上,进行的材料表面应力重构的误差范围为2.20%~4.76%。本文方法可以实现变形的准确测量及实现多方向的应变和变形重构,为实现复杂结构的应变和变形测量奠定了坚实基础。

关键词：隧道掘进机刀盘图像识别相机标定畸变矫正轮廓识别变形测量应变测量应变重构

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ZIF衍生的中空NiS_(2)/CoS_(2)@HNC的制备及储锂性能

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科学通报 2024年第3期69卷 464-472页

作者：周雪陈平刘莹孙晓杰大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室大连116024

过渡金属硫化物是石墨负极材料的优异替代品,但其导电性差、充放电过程中体积膨胀严重.针对这些问题,本文从组成和结构设计的角度出发,通过自模板法简单高效地合成中空十二面体结构的NiS_(2)/CoS_(2)@HNC复合材料.研究表明,NiS_(2)/CoS_... 详细信息

过渡金属硫化物是石墨负极材料的优异替代品,但其导电性差、充放电过程中体积膨胀严重.针对这些问题,本文从组成和结构设计的角度出发,通过自模板法简单高效地合成中空十二面体结构的NiS_(2)/CoS_(2)@HNC复合材料.研究表明,NiS_(2)/CoS_(2)@HNC复合材料用于锂电池负极时显示出良好的电化学性能,在0.2 A g^(−1)电流密度下循环100圈能达到828 mA h g^(−1)的高可逆容量,还具有优异的倍率性能.这主要得益于材料中不同成分间的协同作用以及结构优势,中空氮碳层封装NiS_(2)、CoS_(2)纳米颗粒,缩短了Li+的传输路径,增强了材料的导电性,同时很好地缓解了Li+脱嵌过程中体积膨胀造成的容量衰减.

关键词：锂离子电池负极材料过渡金属硫化物中空结构

(TiZrHf)_(40)(NiCu)_(55)Al_(5)高熵非晶钎料真空钎焊Ti_(2)AlNb/GH4169合金

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焊接学报 2024年第8期45卷 1-11页

作者：李鹏张振阳张亮亮马雄孙兵兵李超董红刚大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 中国航发北京航空材料研究院北京100095

设计了一种高熵非晶钎料(TiZrHf)_(40)(NiCu)_(55)Al_(5)对Ti_(2)AlNb合金与GH4169镍基高温合金进行真空钎焊,分析了钎焊工艺对Ti_(2)AlNb合金/GH4169镍基高温合金接头界面组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可... 详细信息

设计了一种高熵非晶钎料(TiZrHf)_(40)(NiCu)_(55)Al_(5)对Ti_(2)AlNb合金与GH4169镍基高温合金进行真空钎焊,分析了钎焊工艺对Ti_(2)AlNb合金/GH4169镍基高温合金接头界面组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为Ti_(2)AlNb/等温凝固区(Ⅰ区)/钎缝中心区(Ⅱ区)/扩散反应区(Ⅲ区)/GH4169;钎焊接头典型界面组织为Ti_(2)AlNb/B2+Ti_(2)Ni(Al,Nb)/(Ti,Zr,Hf)(Ni,Cu)/(Ni,Cr,Fe,Ti)ss+Cr-rich(Ni,Cr,Fe)ss+Ni-rich(Ni,Cr,Fe)ss+(Ni,Cr,Fe)ss/GH4169;随钎焊温度升高和保温时间延长,钎焊接头的抗剪强度均呈现出先增大后减小的趋势,当钎焊温度为1020℃、钎焊时间为15min时,接头的抗剪强度达到最大237 MPa.断口分析表明,接头主要断裂在Ti_(2)Ni(Al,Nb)+(Ti,Zr,Hf)(Ni,Cu)+(Ni,Cr,Fe,Ti)ss处,并逐渐向扩散反应区扩展,断口形貌呈现出典型的解理断裂特征.

关键词： Ti_(2)AlNb合金 GH4169镍基高温合金真空钎焊微观组织抗剪强度

热塑性复合材料-金属胶铆混合接头刚度预测模型

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：张红哲贾煜鑫鲍永杰杨宇星大连理工大学工程训练中心大连海事大学轮机工程学院

鉴于汽车轻量化设计中碳纤维增强热塑性复合材料-金属胶铆混合连接部件的刚度对车辆静态结构稳定性至关重要，本文提出了一种基于弹簧-质量理论的碳纤维增强热塑性复合材料-金属胶铆混合连接接头承载刚度预测模型，以深化对混合连接结... 详细信息

鉴于汽车轻量化设计中碳纤维增强热塑性复合材料-金属胶铆混合连接部件的刚度对车辆静态结构稳定性至关重要，本文提出了一种基于弹簧-质量理论的碳纤维增强热塑性复合材料-金属胶铆混合连接接头承载刚度预测模型，以深化对混合连接结构刚度的分析。通过准静态拉伸实验对该弹簧-质量模型进行了验证。基于所提出的弹簧-质量模型，探讨了胶层厚度、搭接长度、铆钉孔直径对接头结构刚度的影响。主要结论有：1）随着胶层厚度增加，接头整体刚度和胶层剪切刚度降低，每增加0.01 mm，胶层剪切刚度平均降低约1.94%；2）增加搭接长度能提升接头整体刚度和胶层剪切刚度，但会在数值上显著降低金属基板的刚度；3）随着铆钉孔直径的增加，接头整体刚度和铆钉刚度增加，但是会降低胶层剪切刚度，影响接头连接性能。

关键词：车辆工程碳纤维增强热塑性复合材料弹簧-质量模型胶铆混合连接接头刚度预测

聚多巴胺和SiO界面改性对芳纶/聚氨酯复合材料防弹性能的影响

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高分子学报 2024年

作者：岳航宇韩飞龙张亚王程浩宗利率王锦艳蹇锡高大连理工大学化工学院高分子材料系辽宁省高性能树脂工程技术研究中心

界面问题作为研究芳纶纤维增强聚氨酯(AF@PU)复合材料的重要挑战，往往容易被忽视.本研究系统性地采用聚多巴胺(PDA)和经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2 (m-SiO2)，对AF@PU复合材料进行界面改性处理，并深入探究了其防弹性能及... 详细信息

界面问题作为研究芳纶纤维增强聚氨酯(AF@PU)复合材料的重要挑战，往往容易被忽视.本研究系统性地采用聚多巴胺(PDA)和经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2 (m-SiO2)，对AF@PU复合材料进行界面改性处理，并深入探究了其防弹性能及弹道损伤机理.通过界面改性，显著增强了纤维与树脂间的黏结力，使m-SiO2/PDA/AF@PU复合材料的界面剥离强度提升了244.1%，达到4.68 N/cm，层间剪切强度提高了30.7%，达到6.09 MPa；同时，拉伸、弯曲和压缩强度分别提升了5.0%、91.4%和69.5%.值得注意的是，m-SiO2的引入显著增加了界面粗糙度，从而使得m-SiO2/PDA/AF@PU在子弹冲击过程中具有最高的能量吸收能力，将其弹道极限速度从AF@PU原有的449.8 m/s提升到了481.9 m/s.本研究深入探讨了界面改性在提升复合材料性能中的积极作用，为未来设计新一代高性能纤维增强聚合物基防弹复合材料提供了参考与启示.

关键词：复合材料界面改性聚多巴胺纳米二氧化硅防弹性能

基于PAM-RTM的CFRP平板RTM工艺及孔隙缺陷仿真

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工程塑料应用 2024年第3期52卷 76-82页

作者：邹文涛孟宪明程从前宋通张赛曹铁山吴昊赵杰大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024 中国汽车技术研究中心有限公司天津300162

树脂传递模塑(RTM)成型过程中不同工艺参数对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)构件质量和性能有极大影响。为了精准设计RTM成型参数,降低最终构件的孔隙缺陷含量,分析充模过程中两种尺度孔隙率的变化及在构件中的分布规律,基于PAM-RTM软... 详细信息

树脂传递模塑(RTM)成型过程中不同工艺参数对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)构件质量和性能有极大影响。为了精准设计RTM成型参数,降低最终构件的孔隙缺陷含量,分析充模过程中两种尺度孔隙率的变化及在构件中的分布规律,基于PAM-RTM软件对CFRP平板模型RTM成型的充模及双尺度孔隙形成进行了仿真模拟。分析了不同树脂黏度、浇注压力对填充时间及宏观和微观孔隙分布、孔隙率的影响规律;在构件中选取了不同位置的横向轴线并对比轴上宏观/微观孔隙的含量及分布特征,分析随着距离浇注口位置变化孔隙率的变化规律。结果表明,在恒压浇注条件下,浇注压力越大,树脂黏度越小,填充时间越短;树脂黏度为0.1Pa·s、浇注压力为1.5MPa时,充模时间最小,为13.11s。宏观孔隙率随浇注压力升高而减小,微观孔隙率则相反。宏观孔隙在开始填充一段时间后形成,孔隙率最终在出胶口达到最大值;微观孔隙则在填充初始阶段开始形成,孔隙率随着填充距离增加逐渐减小。3条横向轴上两种尺度孔隙率的变化趋势相近;浇注压力影响宏观孔隙开始形成的位置及微观孔隙结束形成的位置,并影响填充结束时的最大宏观孔隙率和填充开始时的最大微观孔隙率。

关键词：树脂传递模塑双尺度孔隙模型孔隙缺陷 PAM-RTM软件仿真

Co-YPO_(4)双功能催化剂促进乙醇高值转化制丁二烯

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 166-175页

作者：周百川李文翠王嘉孙丹卉向诗煜高新芊陆安慧大连理工大学化工学院辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室精细化工国家重点实验室辽宁大连116024

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯... 详细信息

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯成为很有吸引力的生产丁二烯的路线之一.目前催化乙醇制丁二烯的催化剂种类较多,合理设计具有活性位点结构和功能的催化新材料是提升催化剂活性的关键.稀土金属元素如Y,La和Ce等具有独特的电子层结构,并且具有中等强度的Lewis酸性,本文尝试将稀土磷酸盐与具有乙醇脱氢活性的过渡金属位点结合起来,设计过渡金属改性的稀土磷酸盐催化剂并用于乙醇转化制丁二烯.本文开发了Co-YPO_(4)双功能催化剂,应用于乙醇转化制丁二烯反应,所制材料表现出较高的催化活性与稳定性.在YPO4催化剂上,乙醇主要发生脱水反应,生成大量的乙烯和乙醚,且丁二烯选择性不超过5%;而在Co-YPO_(4)催化剂上,乙醇转化产物分布出现明显改变,丁二烯选择性增加.在乙醇重时空速和反应温度分别为1.0 gC2H5OH×gCat.‒1×h^(‒1)和350℃的条件下,乙醇转化率为78.2%,丁二烯选择性为68.5%.原位紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱以及H_(2)^(-)程序升温还原表征结果表明,Co2+中心与PO_(4)^(3‒)基团存在强的配位相互作用,形成稳定且高度分散的[Co-O-P]物种.通过NH_(3)^(-)程序升温脱附(TPD)和吡啶探针分子吸附红外对YPO4和Co-YPO4进行酸性表征,结果表明,YPO_(4)和Co-YPO4表面均是典型的Lewis酸性位点;结合CO_(2)-TPD表征发现,Co^(2+)与YPO4表面部分Y3+位点发生置换,即引入适量的Co会减弱酸性同时增强表面碱性.进一步通过停留时间、乙醇程序升温表面反应和原位乙醇吸附反应漫反射红外光谱测试对反应机理进行详细研究.结果表明,乙醇首先在Co^(2+)位发生脱氢生成乙醛和H_(2),随后乙醛迁移至Y^(3+)位点吸附活化,两分子乙醛依次发生C‒C偶联、加氢以及脱水反应生成丁二烯.动力学测试结果表明,乙醇脱氢是整个反应过程的关键步骤,整体反应路径如下:乙醇→乙醛→丁烯醛→丁烯醇→丁二烯.综上所述,以乙醇作为平台分子合成丁二烯能够丰富可持续发展的新能源结构体系.本文揭示了磷酸根基团通过配位作用稳定Co^(2+)物种,Co^(2+)和Y^(3+)位点协同催化乙醇选择性生成丁二烯,为乙醇高值转化催化剂设计提供了新思路.

关键词：乙醇丁二烯脱氢碳碳偶联磷酸盐

ZIF衍生的中空NiS/CoS@HNC的制备及储锂性能

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科学通报 2024年

作者：周雪陈平刘莹孙晓杰大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室

过渡金属硫化物是石墨负极材料的优异替代品,但其导电性差、充放电过程中体积膨胀严重.针对这些问题,本文从组成和结构设计的角度出发,通过自模板法简单高效地合成中空十二面体结构的NiS2/CoS2@HNC复合材料.研究表明,NiS2/CoS2@HNC复合... 详细信息

过渡金属硫化物是石墨负极材料的优异替代品,但其导电性差、充放电过程中体积膨胀严重.针对这些问题,本文从组成和结构设计的角度出发,通过自模板法简单高效地合成中空十二面体结构的NiS2/CoS2@HNC复合材料.研究表明,NiS2/CoS2@HNC复合材料用于锂电池负极时显示出良好的电化学性能,在0.2 A g-1电流密度下循环100圈能达到828 m A h g-1的高可逆容量,还具有优异的倍率性能.这主要得益于材料中不同成分间的协同作用以及结构优势,中空氮碳层封装NiS2、CoS2纳米颗粒,缩短了Li+的传输路径,增强了材料的导电性,同时很好地缓解了Li+脱嵌过程中体积膨胀造成的容量衰减.

关键词：锂离子电池负极材料过渡金属硫化物中空结构

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静磁场下电子束运动行为仿真

中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2343-2355页

作者：田智睿付维达郝龙张小新蒋丹青胡涛陈超越余建波谭毅任忠鸣无省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444 上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室上海200444 上海大学材料科学与工程学院上海200444 上海市集成电路与新型显示材料工程研究中心上海200444 大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿... 详细信息

电子束具有能量集中、能量转化效率高等特点,广泛用于金属精炼、增材制造等金属加工领域。在电子束熔炼过程中引入外磁场,可调控熔体流动与凝固组织,改善材料性能,但磁场会导致电子束偏转,造成熔区偏移。针对此问题,本研究基于COMSOL仿真软件对静磁场下电子与电子束在不同外加磁场强度、发射角、扫描角及发射距离参数下的运动行为进行建模与仿真分析。结果表明:磁场下电子束与单电子的运动行为相似;在一定外加磁场下实现电子束熔炼需满足一定的临界发射角和扫描角条件,如在背景磁场为0.15 T时,发射角需小于35°,且当发射角为0°时,扫描角介于−3.5°~+3.5°之间;磁场越强,电子(束)偏转越剧烈,其临界条件范围越窄;磁场对电子(束)具有筛选、聚焦及约束作用,在满足临界发射角和扫描角条件下任意发射距离的电子(束)均能进入坩埚。本研究可为磁场辅助电子束熔炼及其他相关技术的开发提供指导。

关键词：电子束熔炼磁场带电粒子运动数值模拟

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