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连续纤维增强热塑性复合材料构件增材制造工艺力学及机制的多尺度模拟研究进展

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复合材料学报 2024年第9期41卷 4502-4517页

作者：燕鑫王莘儒刘思琴常保宁刘斐祝颖丹张武翔丁希仑北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京航空航天大学宁波创新研究院中国科学院宁波材料技术与工程研究所

连续纤维增强热塑性复合材料由于优异的力学和化学性能，具有广阔的应用前景。针对高性能复杂结构零件自动化制造需求，以自动铺放及连续纤维3D打印成型技术为代表的连续纤维增强热塑性复合材料的增材制造技术引起广泛关注。增材制造过... 详细信息

连续纤维增强热塑性复合材料由于优异的力学和化学性能，具有广阔的应用前景。针对高性能复杂结构零件自动化制造需求，以自动铺放及连续纤维3D打印成型技术为代表的连续纤维增强热塑性复合材料的增材制造技术引起广泛关注。增材制造过程是一个包含多尺度、多物理场的复杂过程，工艺机制尚不明确，且热塑性聚合物具有熔点高、黏度大等特性，增大了加工难度，成型工艺控制极具挑战。由于成型过程包含一系列力学问题，采用多尺度工艺力学仿真，结合理论与实验研究可以构建成型工艺参数及成型工艺质量之间的关联，为优化工艺参数设计和装备模块设计提供理论支持。多尺度模拟工艺力学及机制研究涉及到对各类复杂物理现象的理解和捕捉，算法种类繁杂，模型构建难度大，使得多尺度工艺力学建模颇具挑战性。本文总结了近年来不同尺度模拟方法在自动铺放及连续纤维3D打印等连续纤维增强热塑性复合材料工艺机制研究方面的进展，并对未来的发展方向及应用前景进行了分析和展望。

关键词：连续纤维增强热塑性复合材料增材制造工艺力学工艺机制多尺度仿真

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考虑重力的液压重载机械臂模型修正应用研究

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 380-384,415页

作者：杨柳松郝兵胡同海郭勤涛陶言和洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司洛阳471003 智能矿山重型装备全国重点实验室洛阳471003 南京航空航天大学机电学院南京210016

液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整... 详细信息

液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整体复杂结构的有限元模型及其预应力刚化模态频率的代理模型,以多个工况试验模态分析结果为目标,基于全局优化算法实现了整体结构的模型修正。对试验修正后的模型开展了应变响应预测,验证了模型的预测能力。研究结果表明,所提方法不仅提高了模型复现修正响应的能力,而且能够准确预测未修正的响应,从而验证了方法的可行性,为重载机械臂的自动控制和优化设计提供了精确动力学模型。

关键词：液压重载机械臂预应力刚化模型修正响应预测

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新时期船舶舾装现状与发展趋势分析

中国水运 2024年第9期 66-68页

作者：应程成宁波东红船舶海洋工程设计股份有限公司浙江宁波315000

船舶舾装设备因种类繁多、量大面广,周期较长等特征,一直以来是船舶建造中比重较大又不可或缺的环节。船舶舾装水平的高低也成为了衡量造船工业发达程度的关键因素之一,因此对其现状和发展趋势的研究就显得十分的必要。本文从船舶舾装... 详细信息

船舶舾装设备因种类繁多、量大面广,周期较长等特征,一直以来是船舶建造中比重较大又不可或缺的环节。船舶舾装水平的高低也成为了衡量造船工业发达程度的关键因素之一,因此对其现状和发展趋势的研究就显得十分的必要。本文从船舶舾装的内涵入手,阐述了国内船舶舾装发展过程及现状,分析了存在的不足,并在最后对其发展趋势进行了总结展望,对助力分析新时期船舶舾装现状与发展趋势有一定参考意义。

关键词：船舶舾装现状发展趋势

适用于激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的裂纹控制与成分设计研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 3-24页

作者：史淑静李卓杨晨曾子恒程序汤海波王华明北京航空航天大学宁波创新研究院浙江宁波315800 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

γ'相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域,激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求,成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技... 详细信息

γ'相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域,激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求,成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技术。然而,传统牌号的高强镍基高温合金的成分及强化机制与激光增材制造快速非平衡凝固及固态相变过程不适配,较宽的凝固温度区间和失衡的高温强韧性易引起微裂纹缺陷,难以保证合金的组织完整性和力学性能,严重制约了激光增材制造技术在高性能高温合金中的应用推广。基于此,本文综述了激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹的形成原因和影响因素,根据开裂机理从成分修正、成形工艺参数优化、后处理制度调控等方面总结了裂纹控制相关研究进展,探讨了当前能从根源上抑制裂纹的专用合金成分开发策略,并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的未来发展方向进行了展望。

关键词：激光技术增材制造高温合金裂纹优化与设计

玻璃纤维增强复合材料管约束装配式混凝土桥墩抗震性能

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复合材料学报 2024年

作者：叶晗晖茅鸣布占宇宁波大学土木工程与地理环境学院宁波建工建乐工程有限公司

为提高装配式混凝土桥墩在地震作用下的结构性能，设计并制作了2个不同厚度的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束桥墩(SPCG1， SPCG2)和1个无约束对比桥墩(SPC)，柱与承台采用灌浆套筒进行预制拼装连接。拟静力试验结果表明，GFRP管约束... 详细信息

为提高装配式混凝土桥墩在地震作用下的结构性能，设计并制作了2个不同厚度的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束桥墩(SPCG1， SPCG2)和1个无约束对比桥墩(SPC)，柱与承台采用灌浆套筒进行预制拼装连接。拟静力试验结果表明，GFRP管约束有效改善了墩柱塑性铰区的破坏，提升了装配式混凝土桥墩的抗震性能。相比SPC，SPCG1和SPCG2的极限位移分别提高了23.2%和30.9%，延性系数分别提高了16.7%和54.6%，在7%漂移率下的剩余承载力分别提高了103.3%和90.4%，残余位移分别降低了21.4%和32.0%。建议的该类预制拼装桥墩的损伤量化区间和定性描述可为相关实际工程应用提供参考。

关键词：装配式混凝土桥墩 GFRP管拟静力试验抗震性能

电流模式对Mg-Zn-Ca镁合金微弧氧化涂层孔隙及耐腐蚀性的影响

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热加工工艺 2024年第14期53卷 42-46页

作者：汤晓刚张莉陈磊安徽华电工程咨询设计有限公司安徽合肥230022 北京航空航天大学合肥创新研究院安徽合肥230012

分别采用单极、双极和混合电流模式在Mg-Zn-Ca合金基板上制备3种微弧氧化涂层。通过扫描电镜(SEM)和三维激光扫描共聚焦显微镜测量了涂层的孔隙尺寸、表面形貌和表面粗糙度,涂层的物相结构采用X射线衍射仪进行表征,应用电化学工作站和50... 详细信息

分别采用单极、双极和混合电流模式在Mg-Zn-Ca合金基板上制备3种微弧氧化涂层。通过扫描电镜(SEM)和三维激光扫描共聚焦显微镜测量了涂层的孔隙尺寸、表面形貌和表面粗糙度,涂层的物相结构采用X射线衍射仪进行表征,应用电化学工作站和500 h的盐雾腐蚀对3种涂层进行耐腐蚀性研究。结果表明:3种涂层均主要由MgO、Mg_(2)SiO_(4)、Mg_(2)SiO_(3)相组成,混合电流模式下得到的涂层表面光洁度更好,表面气孔尺寸达到(5.52±0.63)μm;同时较小的孔隙形成了屏障阻隔效应,使其耐蚀性高于单极和双极模式涂层的。

关键词：镁合金微弧氧化陶瓷层耐腐蚀性孔隙率

基于等效结构应力法的铝合金无钉压铆接头疲劳分析与试验研究

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1129-1139页

作者：曾维和苟黎刚王明庆王磊俞荣贵吉利汽车研究院(宁波)有限公司中央研究院宁波315336

以无钉压铆连接铝合金接头为研究对象,通过测试三组料厚不等的搭接试样拉伸强度和疲劳力学性能,研究了铝合金无钉压铆接头失效断裂行为,获得压铆连接试样力-寿命(F-N)分布规律。根据试样疲劳测试条件建立等效有限元模型,并计算等效结构... 详细信息

以无钉压铆连接铝合金接头为研究对象,通过测试三组料厚不等的搭接试样拉伸强度和疲劳力学性能,研究了铝合金无钉压铆接头失效断裂行为,获得压铆连接试样力-寿命(F-N)分布规律。根据试样疲劳测试条件建立等效有限元模型,并计算等效结构应力幅ΔSs,对实测的疲劳寿命散点数据进行Weibull分析,并基于最小二乘法拟合得到无铆连接ΔSs-N(主S-N)曲线关键参数。应用拟合的主S-N曲线进行纯电车型全铝合金引擎盖动态关闭无钉压铆连接疲劳损伤预测,结果表明:无钉压铆接头疲劳开裂发生在颈部位置,其ΔSs-N曲线满足幂函数关系,经连接点数量和位置优化设计,铝合金引擎盖关键区域无钉压铆连接最大损伤由1.08降低至0.78,满足了引擎盖动态关闭耐久性能设计要求。开发的计算方法和主S-N曲线参数可为车身领域无钉压铆连接疲劳仿真与优化提供理论依据。

关键词：全铝合金引擎盖无钉压铆接头等效结构应力有限元分析疲劳试验

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多层互剪搅拌桩工法的工艺因素模型试验研究

岩土力学 2024年第1期45卷 68-76页

作者：葛春巍刘钟余桃喜兰伟杨宁晔赵梦雅浙江坤德创新岩土工程有限公司浙江宁波315100 坤德智慧岩土技术研究院浙江宁波315100 中冶集团中冶建筑研究总院有限公司北京100088

采用模型试验方法,对多层互剪搅拌桩工法(contra-rotational shear deep soil mixing,简称CS-DSM工法)的工艺因素进行了试验研究,探索了水泥掺量、单位桩长搅拌次数T、单位体积搅拌能量E以及内外钻杆转速比RN等工艺因素对搅拌桩均匀性... 详细信息

采用模型试验方法,对多层互剪搅拌桩工法(contra-rotational shear deep soil mixing,简称CS-DSM工法)的工艺因素进行了试验研究,探索了水泥掺量、单位桩长搅拌次数T、单位体积搅拌能量E以及内外钻杆转速比RN等工艺因素对搅拌桩均匀性与强度UCS的影响。模型试验研究发现,通过多层互剪搅拌能够根除地表冒浆、防止糊钻抱钻、提高固化材料利用率。18组模型试验结果阐明搅拌桩在T-E-UCS之间存在固有关联,并揭示出机械参数、输出能量与桩身强度之间的本质关系。提供的计算方法可以定性指导选取合理的工艺参数,实现桩身设计强度目标。作为重要工艺因素,内外钻杆转速比RN与桩身强度试验曲线存在极值点,建议在工程中将1.80~2.20作为获取桩身峰值强度的最优RN值域。CS-DSM工法应用的系列研究结果为高质量搅拌桩工艺控制原则和质量保障体系提供了试验依据。

关键词：多层互剪搅拌桩技术搅拌次数搅拌能量内外钻杆转速比 CS-DSM工法

饱和土地区不同直径盾构穿越既有隧道的理论研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1447-1462页

作者：丁智张默爆张霄魏新江申文明周俊宏浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室浙江杭州310015 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江省建筑设计研究院浙江杭州310006 中铁二院华东勘察设计有限责任公司浙江杭州310004 宁波市轨道交通集团有限公司浙江宁波315101

随着城市地铁隧道空间断面的多元化发展,既有隧道不可避免地面临不同直径盾构穿越的巨大风险。基于半无限饱和土初值解,考虑盾构机直径与类型,提出开挖面附加推力、盾壳摩擦力、盾尾注浆压力等施工参数的修正计算方法,推导出饱和软土地... 详细信息

随着城市地铁隧道空间断面的多元化发展,既有隧道不可避免地面临不同直径盾构穿越的巨大风险。基于半无限饱和土初值解,考虑盾构机直径与类型,提出开挖面附加推力、盾壳摩擦力、盾尾注浆压力等施工参数的修正计算方法,推导出饱和软土地区不同直径盾构穿越引起既有隧道竖向变形的计算公式。研究结果表明:相较于已有文献中计算方法,本文计算方法在预测饱和土大直径盾构穿越引起的既有隧道变形时更有优势。盾构斜穿既有隧道时纵向沉降槽会发生偏移,变形在盾构离开隧道轴线4.5倍盾构机长度后趋于稳定。不同类型盾构机开挖面稳定原理的差异性是影响计算结果的关键因素,考虑泥浆重度分布的开挖面附加推力比考虑挤土效应的开挖面附加推力对盾构直径变化更为敏感。

关键词：盾构隧道饱和土盾构穿越大直径开挖面

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