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SiC基底覆多层石墨烯力学强化性能分子动力学模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 372-382页

作者：陈晶晶赵洪坡王葵占慧敏罗泽宇南昌理工学院机电工程学院南昌330044 南昌理工学院计算机信息工程学院南昌330044

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(... 详细信息

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度)、微结构演化、接触质量、褶皱形貌、位错总长的影响,解释了SiC基底覆多层石墨烯力学强化的原子尺度机制.研究发现:相同使役温度下,随覆石墨烯层数增加,SiC基底微结构的棱柱形位错环演化中越早发生脆断;石墨烯AB堆垛在最大压深时的C-C键断裂会导致石墨烯优异面内弹性变形丧失,以致其最大承载性呈现断崖式下降.研究表明:SiC基底覆三层石墨烯的力学强化性能是纯SiC的2倍,该强化效应不受石墨烯堆垛类型影响,其力学强化机制主要源于多层石墨烯受载加大会引起石墨烯面内褶皱增大,从而增大界面接触刚度,触发界面接触质量减小所致.使役温度升高,会激发原子振动频率增大,诱导界面接触原子数增多,以致界面接触质量增大,而界面接触刚度随之减弱,最终引起SiC基底覆多层石墨烯力学性能随温度升高呈近似直线下降.此外,SiC基底的亚表层应力集中会诱导基底内的微结构产生滑移与演变;基底覆石墨烯层数增加可有效减小基底亚表层的应力集中分布程度,从而对基底起抗载保护作用.

关键词： SiC 多层石墨烯力学强化分子动力学接触刚度

基于搅拌摩擦加工技术的镁基复合材料研究进展

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机械工程学报 2024年第8期60卷 48-64页

作者：蹇文轩丛孟启雷卫宁江苏理工学院江苏省先进材料设计与增材制造重点实验室常州213001 江苏理工学院机械工程学院常州213001 江苏理工学院材料工程学院常州213001

镁与镁合金具有密度较小、比强度高和易加工等优点,随着科技水平的不断进步,航空航天等领域对镁合金的性能要求越来越高,镁基复合材料的发展与研究日益受到高度重视。而搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)由于具有低成本... 详细信息

镁与镁合金具有密度较小、比强度高和易加工等优点,随着科技水平的不断进步,航空航天等领域对镁合金的性能要求越来越高,镁基复合材料的发展与研究日益受到高度重视。而搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)由于具有低成本、高效率与绿色节能等独特优势,在航空航天与汽车等领域有着广阔的应用前景,已成为复合材料制造领域热门研究之一。近年来国内外研究人员尝试通过搅拌摩擦加工技术对不同类型的增强体与镁合金进行加工从而制备出了许多性能优异的复合材料。目前,主要增强体分为颗粒、纤维、石墨烯等,针对镁基复合材料搅拌摩擦加工的国内外研究进展展开综述,对适用于镁基复合材料的搅拌摩擦加工技术及其基础问题研究、加工工艺对复合材料组织与性能的影响等方面的重要研究成果进行举例和分析,进一步提出了镁基复合材料搅拌摩擦加工技术研究的发展方向,以期为搅拌摩擦技术在镁基材料加工领域的研究和应用发展起到指导作用。

关键词：镁基复合材料搅拌摩擦加工增强体复合增强

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微纳织构涂层刀具切削性能研究进展

中国表面工程 2024年第2期37卷 137-160页

作者：田初春蒋宏婉袁森邓静岳熙贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州理工学院机械工程学院贵阳550003

刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题。随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用。但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点,在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等... 详细信息

刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题。随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用。但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点,在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等问题,严重缩短了刀具的服役寿命。通过表面织构技术和表面涂层技术在刀具切削表面置入微纳织构和涂层可以显著改善切削性能;特别是在减小刀具磨损、降低切削力、切削温度以及刀-屑接触界面摩擦因数等方面具有显著效果。系统概述微纳织构涂层刀具的作用机理、切削性能以及应用领域,对微纳织构涂层刀具后续发展有重要推动意义。首先,介绍微纳织构涂层刀具的制备方式。其次,分析总结微纳织构涂层刀具的作用机理,并从抗磨损性、抗粘结性和刀具寿命三个方面总结微纳织构涂层刀具的自身性能。随后,从切削力、切削温度、刀-屑接触处的摩擦因数三个方面总结微纳织构涂层刀具的切削性能。最后对微纳织构涂层刀具在现代制造业中的应用进行阐述。提出在刀具切削表面同时置入微纳织构和涂层的当前研究现状以及未来发展方向,可为进一步研究微纳织构涂层刀具在切削加工中改善切削性能以及加工表面质量与性能提供参考。

关键词：微纳织构涂层刀具作用机理刀具性能切削性能

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导叶端隙密封结构对可调涡轮性能的影响

航空动力学报 2024年第3期39卷 205-213页

作者：王智慧马朝臣刘晓娟赵芮晋中学院机械学院山西晋中030619 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流... 详细信息

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流,能够明显改善喷嘴环和转子通道的流动状态,进而提高涡轮效率。对ESGV可调涡轮和原始涡轮进行涡轮特性试验,结果显示:两型涡轮流量特性大致相同时,在导叶中开度下,ESGV涡轮效率较原始涡轮提高了5%,验证了ESGV方案的有效性。

关键词：带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(ESGV) 可调径向涡轮间隙泄漏流涡轮性能泄漏损失

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大数据驱动的运动服饰感性设计系统研究

装饰 2024年第5期 24-28页

作者：沈雷闵雪楼之源江南大学设计学院英国帝国理工学院戴森设计学院

在运动服装新产品开发过程中,掌握产品的预期情感评价对于最大限度地降低开发风险、实现可持续发展至关重要。在信息时代背景下,大数据驱动在设计方法创新中面临新的机会。本文提出了一个从网络数据中提取运动针织服装设计及评价信息的... 详细信息

在运动服装新产品开发过程中,掌握产品的预期情感评价对于最大限度地降低开发风险、实现可持续发展至关重要。在信息时代背景下,大数据驱动在设计方法创新中面临新的机会。本文提出了一个从网络数据中提取运动针织服装设计及评价信息的方法,结合文本挖掘、感性工学、机器学习等科学工具完成设计系统的创新。文章以运动服饰针织护膝为研究对象,为网络数据驱动的运动服装产品设计情感评价和预测提供了一种新的方法,为大数据指导的运动服装产品设计提供了一条新的途径。

关键词：运动服饰数据驱动设计系统创新设计感性工程

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低频扭转振动辅助螺旋铣孔切削力模型研究

机械工程学报 2024年第5期60卷 390-402页

作者：冯勇周豪杰周智远贾晓林秦育彦徐伟伟南京工程学院机械工程学院南京211167 常熟理工学院机械工程学院苏州215500

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加... 详细信息

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加工特点,提出低频扭转振动辅助螺旋铣孔(低频扭振螺旋铣孔)工艺方法,并进一步推导了其切削力模型;在此基础上,开展了TiBw/TC4复合材料的铣孔实验研究,验证了切削力模型的合理性。仿真分析表明,扭振切向进给与切向每齿进给相同,扭振频率与切削频率同频时,端面合力的平均切削力峰值较常规螺旋铣孔分别下降近13.05%和13.64%。实验研究表明,低频扭振螺旋铣孔有助于减少出/入口毛刺、孔壁划痕、破碎等缺陷,并可有效降低刀具磨损;相较于常规螺旋铣孔,孔壁粗糙度降低36.29%。

关键词： TiBw/TC4复合材料低频扭振螺旋铣孔切削力模型制孔质量

羽人吹奏奥洛斯管河南永城黄土山西汉金银错青铜伞杠图像的跨文化意涵(下)

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新美术 2024年第1期45卷 80-101页

作者：金烨欣厦门理工学院

五上林风格:王级车马动物狩猎纹饰前文所述河南商丘永城市芒山镇黄土山二号东、西车马室出土的两件车伞杠,为上林风格的典型代表,取代了战国至西汉早期以来的几何风格而独具汉风。西汉经历了文景之治的休养后,至武帝朝中期,四向拓土,使... 详细信息

五上林风格:王级车马动物狩猎纹饰前文所述河南商丘永城市芒山镇黄土山二号东、西车马室出土的两件车伞杠,为上林风格的典型代表,取代了战国至西汉早期以来的几何风格而独具汉风。西汉经历了文景之治的休养后,至武帝朝中期,四向拓土,使汉帝国的疆土拓展臻于极盛。纹饰虽部分延续了此前的涡卷纹风格,但规律性略有减弱,更多是作为主要纹饰的背景式布局填充。这种功能类似于商代晚期典型的“三层花”云雷纹地装饰底纹的效果,其律动的涡卷纹从战国演化而来,具有更类似于植物的藤蔓造型。

关键词：商代晚期河南永城云雷纹河南商丘汉帝国黄土山永城市

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新型变刚度层合板力学特性及损伤机制

复合材料学报 2024年

作者：曹忠亮丁潇潇江苏理工学院机械工程学院

广泛应用于航空航天、交通运输等领域的复合材料层合板在实际应用中存在着承载能力和稳定性方面的挑战，为解决上述问题，采用自动铺丝可变刚度层合板，并对其力学特性及失效机制进行研究。首先，在线性变角度函数的基础上，提出一种新... 详细信息

广泛应用于航空航天、交通运输等领域的复合材料层合板在实际应用中存在着承载能力和稳定性方面的挑战，为解决上述问题，采用自动铺丝可变刚度层合板，并对其力学特性及失效机制进行研究。首先，在线性变角度函数的基础上，提出一种新型周期线性延拓函数算法，以优化复合材料纤维铺放路径，实现更为详细和精确的纤维轨迹变化。其次，通过Python/Abaqus联合构建新型变刚度层合板有限元模型。最后，分析了定/变刚度层合板三点弯曲下的损伤机制，揭示了不同纤维铺放角对层合板力学特性、应力分布和损伤情况的影响。研究结果表明：三点工况下中心纤维取向角对弯曲性能产生显著影响，0°有利于性能提升，90°则导致性能下降；在中心纤维取向角T0=5°的基础上，采用变角度设计可以有效抑制弯曲损伤进一步扩展，均匀层合板面内应力分布，同时进一步提高弯曲极限应力，最大提升幅度为28.31%。本研究为后续复合材料层合板的抗弯曲设计和优化提供了重要的研究思路和流程，具有一定参考意义。

关键词：复合材料层合板变刚度曲线铺放力学特性损伤机制

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质子交换膜燃料电池点阵型流场性能仿真

重庆大学学报 2024年

作者：封士明邹林海张焱万忠民湖南理工学院机械工程学院

质子交换膜燃料电池流道结构对反应气体流动、热交换、电化学反应具有重要影响。为针对常见流道在反应气体分布不均，液态水管理和输出性能等问题，本团队设计出3种点阵型流场。建立了传统平行流场和点阵型流场的三维质子交换膜燃料电... 详细信息

质子交换膜燃料电池流道结构对反应气体流动、热交换、电化学反应具有重要影响。为针对常见流道在反应气体分布不均，液态水管理和输出性能等问题，本团队设计出3种点阵型流场。建立了传统平行流场和点阵型流场的三维质子交换膜燃料电池几何模型，并对比了输出性能、氧气运输阻力、氧气摩尔浓度均匀性系数、氧气分布和液态水饱和度。结果表明，相比传统平行流场，3种点阵型流场的输出性能均高于传统平行流场，峰值功率密度增加24.74%，点阵型流场的氧气运输阻力显著小于传统平行流场，氧气摩尔浓度均匀性系数显著大于传统平行流场。并且点阵型流场能明显改善电池内部氧气分布的均匀性和液态水管理，有望为燃料电池流道结构创新提供新的思路。

关键词：质子交换膜燃料电池结构设计数值模拟点阵型流场