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AMT及其复配剂对青铜合金的缓蚀机理研究

材料导报 2024年第11期38卷 173-178页

作者：毕江元宋述鹏丁兴柯德庆周和荣武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学材料与冶金学院武汉430081

青铜文物是国之瑰宝,其组织成分主要是青铜合金,本工作以青铜合金为研究对象,对合金表面的缓蚀效率及机理进行实验探索,为青铜文物保护材料的性能研究提供实验支持。采用失重法和电化学极化测试研究了2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)... 详细信息

青铜文物是国之瑰宝,其组织成分主要是青铜合金,本工作以青铜合金为研究对象,对合金表面的缓蚀效率及机理进行实验探索,为青铜文物保护材料的性能研究提供实验支持。采用失重法和电化学极化测试研究了2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)复配尿素和三聚氰胺作为青铜合金缓蚀剂的缓蚀效率。失重实验结果表明,随着AMT浓度的增大,试样在三组实验腐蚀溶液中缓蚀效率均上升,其中1%AMT复配尿素组在NaCl溶液中的缓蚀效率为最大。电化学分析结果表明,随着加入电解液中AMT浓度的增加,1%AMT复配尿素组的腐蚀电位比1%AMT组上升了0.08 V,缓蚀效率为89.8%。采用SEM和XPS对试样表面含Cu的AMT缓蚀膜进行了分析,并对缓蚀机理进行探讨,结果表明,铜离子与AMT反应生成Cu(I)-AMT络合物,吸附在青铜表面起到缓蚀作用。

关键词：青铜合金缓蚀效率尿素三聚氰胺缓蚀机理

基于解析法CFD−DEM的烧结矿立式固定床气固接触特性

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工程科学学报 2024年第10期46卷 1753-1763页

作者：张宇李承志郭嘉敏张伟武汉科技大学材料学部武汉430081 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金与资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081

烧结矿与冷却气体充分接触是实现烧结矿立式冷却工艺的关键.采用解析计算流体力学−离散元法(CFD−DEM)方法对烧结矿立式固定床的气固接触特性进行了研究,主要模拟了非规则烧结矿在固定床内的堆积过程,并采用浸没边界法和动态网格细化技... 详细信息

烧结矿与冷却气体充分接触是实现烧结矿立式冷却工艺的关键.采用解析计算流体力学−离散元法(CFD−DEM)方法对烧结矿立式固定床的气固接触特性进行了研究,主要模拟了非规则烧结矿在固定床内的堆积过程,并采用浸没边界法和动态网格细化技术获得颗粒表面的流场信息.结果表明,双粒径均匀混合料床的平均空隙率主要取决于小粒径颗粒,大粒径颗粒主要影响料床的大空隙结构及分布.“A型”偏析(中心区域堆积小粒径颗粒,近壁面区域堆积大粒径颗粒)料床压降显著低于均匀混合料床,但颗粒与气体接触不充分;“B型”偏析(偏析方式与“A型”相反)料床兼顾了低压降和气固充分接触的特点.料床实验压降与模拟压降随气体表观流速的变化趋势保持一致,验证了解析CFD−DEM方法的准确性.

关键词：计算流体力学−离散元法耦合计算浸没边界法网格细化烧结矿立式冷却气固接触

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双叶片液压关节主被动联合柔顺控制分析

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 86-98页

作者：赵慧朱发强蒋林王诗虎武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081

双叶片液压被动柔顺回转关节在受到外界环境的碰撞时,关节的被动柔顺性会使关节阀体输出转角产生回调,碰撞结束后,输出转角又会迅速恢复。为了有效吸收剩余的冲击能量,本文将自适应阻抗控制作为回转关节的主动柔顺控制,与关节的被动柔... 详细信息

双叶片液压被动柔顺回转关节在受到外界环境的碰撞时,关节的被动柔顺性会使关节阀体输出转角产生回调,碰撞结束后,输出转角又会迅速恢复。为了有效吸收剩余的冲击能量,本文将自适应阻抗控制作为回转关节的主动柔顺控制,与关节的被动柔顺控制相结合,实现对关节的主被动联合柔顺控制,增大了回转关节在受到碰撞时的回调角度,能够更好地化解环境碰撞力。同时在关节的控制系统中设计并添加了一个模糊自适应PID(比例-积分-微分)控制器,作为自适应阻抗控制中的位置控制器,能够减小回转关节输出转角恢复后的稳态误差,提高了关节与外界接触时的安全性。

关键词：机械电子工程液压关节模糊PID控制自适应阻抗控制主被动联合柔顺控制

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考虑磨损深度与弹性变形的船舶艉轴承润滑特性分析

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船舶力学 2024年第9期28卷 1380-1393页

作者：赵泽宇黄千稳盛明辉武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081

本文在分析偏心艉轴承润滑性能的基础上,建立艉轴承局部磨损和刚度的弹流耦合润滑模型,并编写有限差分法和有限元法联合程序求解轴承弹性变形,采用质量守恒边界条件代替雷诺边界条件,详细讨论局部磨损深度、轴承弹性模量等因素对轴承流... 详细信息

本文在分析偏心艉轴承润滑性能的基础上,建立艉轴承局部磨损和刚度的弹流耦合润滑模型,并编写有限差分法和有限元法联合程序求解轴承弹性变形,采用质量守恒边界条件代替雷诺边界条件,详细讨论局部磨损深度、轴承弹性模量等因素对轴承流体动压力、液膜厚度、空穴区域和摩擦力规律的影响。结果表明:刚体轴承局部磨损深度低于阈值时有益于轴承润滑,而超过阈值时对应的最大流体动压、摩擦力和空化区域将明显增加;轴承弹性形变对计算结果影响不可忽视,弹性形变和局部磨损同时存在,其变化规律与刚体轴承局部磨损变化趋势基本一致。

关键词：艉轴承局部磨损弹性变形润滑特性有限元方法

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磁场与偏置场对涡旋畴壁振荡模式的调控

武汉大学学报(理学版) 2024年

作者：甘凌霄卢志红张振华肖杨李昆鹏冯金地赵新武汉科技大学材料与冶金学院

纳米结构中的畴壁振荡行为在微波纳米振荡器中具有很好的应用前景。采用微磁学方法，对纳米带结构中涡旋畴壁在不同磁场驱动下涡旋畴壁振荡模式进行了研究，探究了同一磁场不同的偏置场下对涡旋畴壁振荡模式的影响。研究结果表明：在不... 详细信息

纳米结构中的畴壁振荡行为在微波纳米振荡器中具有很好的应用前景。采用微磁学方法，对纳米带结构中涡旋畴壁在不同磁场驱动下涡旋畴壁振荡模式进行了研究，探究了同一磁场不同的偏置场下对涡旋畴壁振荡模式的影响。研究结果表明：在不同的外加磁场下，涡旋畴壁的旋性会由一个旋性稳定不变的涡旋转变为涡旋和反涡旋交替出现，再转变为旋性发生改变的稳定涡旋。随着外磁场磁强度的增大，涡旋的振荡频率先增加后减小再增加；在同一外加磁场下，偏置场可以调控涡旋的旋性，改变偏置场大小可以将一个涡旋畴壁在旋性稳定不变的模式、涡旋和反涡旋交替出现的模式以及旋性发生改变的模式之间来回切换。涡旋畴壁的振荡频率随偏置场的变化趋势与随外加磁场的变化趋势一致。本研究为基于畴壁的新型纳米振荡器的振荡模式多途径调控提供了新思路。

关键词：涡旋畴壁旋性振荡频率微磁模拟偏置场

基于生成对抗网络的跨分辨率拓扑优化方法的比较研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 132-140页

作者：朱赫鹏丁喆张严李小白武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

拓扑优化的迭代过程涉及大量有限元分析与灵敏度更新步骤,且随着划分网格数目的增加,其优化过程将耗费大量的计算成本。利用深度学习方法,通过建立低分辨率中间构型与高分辨率拓扑结构之间的映射关系,可实现结构的跨分辨率拓扑优化设计... 详细信息

拓扑优化的迭代过程涉及大量有限元分析与灵敏度更新步骤,且随着划分网格数目的增加,其优化过程将耗费大量的计算成本。利用深度学习方法,通过建立低分辨率中间构型与高分辨率拓扑结构之间的映射关系,可实现结构的跨分辨率拓扑优化设计,从而大幅提高其计算效率。该文基于两种不同的生成对抗网络,构建了可实现跨分辨率预测的拓扑优化方法,并将其扩展至三维结构的优化预测。首先,以柔顺度最小化为目标函数,利用各向同性材料惩罚法生成不同载荷条件、初始位移和体积分数下的优化结构数据集;然后,分别利用Pix2pix和Esrgan网络解决其跨分辨率预测问题,其中对于Pix2pix网络,使用了残差模块代替其生成器内部的卷积模块,以增强网络对低层信息的复用;最后,通过二维和三维算例验证了所提方法的有效性,并与现有基于CGAN(conditional generative adversarial network)网络的方法进行了比较研究。结果表明,综合考虑计算精度和计算效率,基于Esrgan网络的方法表现更优,最适合应用于跨分辨率拓扑优化设计。

关键词：拓扑优化柔顺度跨分辨率预测 Pix2pix Esrgan

基于灰狼优化算法的变截面点阵结构设计及性能优化

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力学学报 2024年第6期56卷 1702-1712页

作者：张树佰丁喆黄垲轩张严武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领... 详细信息

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领域极致轻量化设计的迫切需求.而目前关于变截面点阵结构设计的研究大都基于实验的“试错式”经验调配模式,其相应的理论设计方法尚不完善.文章基于灰狼智能优化算法,提出了一种高效的变截面点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数构建变截面点阵的显式几何描述模型,以实现变截面点阵几何形状的自由描述;其次,采用能量均匀化方法预测变截面点阵单胞的宏观等效力学属性,建立宏观点阵结构与变截面单胞构型间的内在联系;然后,以变截面点阵的几何描述参数为设计变量,材料用量为约束条件,最小化柔度为目标函数,构建变截面点阵优化数学模型,并采用灰狼优化算法实现上述模型的高效求解,得到性能优化的变截面点阵结构;最后,通过二维和三维数值算例和仿真分析共同验证了所提方法的正确性和有效性,并与相同条件下等截面点阵结构的承载能力进行了比较.结果表明:优化后变截面点阵结构的柔度相较于相同条件下的等截面点阵结构可降低30%以上,具有更优异的承载能力.研究结果丰富了变截面点阵结构设计理论,在高端装备极致轻量化设计领域具有重要应用前景.

关键词：点阵结构变截面显式拓扑描述灰狼优化算法柔度

通信受限条件下多无人机协同环境覆盖路径规划

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中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 273-281页

作者：陈洋周锐武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081 武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心武汉430081

多无人机协同覆盖旨在有效分配多个无人机任务,实现给定区域的快速、高效全覆盖。然而,在现实应用场景中常常因为无人机之间距离超出通信范围,信号传输受阻,导致无人机之间的协作和信息交互面临极大挑战。为此,提出一种基于Deep Q Netwo... 详细信息

多无人机协同覆盖旨在有效分配多个无人机任务,实现给定区域的快速、高效全覆盖。然而,在现实应用场景中常常因为无人机之间距离超出通信范围,信号传输受阻,导致无人机之间的协作和信息交互面临极大挑战。为此,提出一种基于Deep Q Networks(DQN)的多无人机路径规划方法。采用通信中断率和最大通信中断时间两个指标来评价路径质量,通过构建与指标相关的奖励函数,实现了无人机团队的自主路径决策。仿真实验表明,所提方法在最短路径上可以与传统优化算法效果保持一致,权衡路径下在增加20%路径长度的情况下可以降低80%通信中断率,在全通信路径下则可以实现100%的全过程连接通信,因此可以根据不同的通信环境生成高效覆盖所有环境节点的路径。

关键词：环境覆盖多无人机通信约束深度Q网络路径规划

碳纤维热氧化对其在铝碳耐火材料中结构演变与使用效果的影响

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2107-2117页

作者：王玉龙王周福王玺堂刘浩马妍董云洁武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

以白刚玉和活性氧化铝粉为主要原料、鳞片石墨与炭黑为碳源、碳化硼与单质硅粉为添加剂、短切碳纤维为增强体制备了铝碳耐火材料。利用场发射扫描电子显微镜研究了材料中碳纤维与单质硅反应后发生的结构演变。结合三点弯曲法和单轴压缩... 详细信息

以白刚玉和活性氧化铝粉为主要原料、鳞片石墨与炭黑为碳源、碳化硼与单质硅粉为添加剂、短切碳纤维为增强体制备了铝碳耐火材料。利用场发射扫描电子显微镜研究了材料中碳纤维与单质硅反应后发生的结构演变。结合三点弯曲法和单轴压缩法研究了材料不同温度下的力学性能,采用水淬冷法研究了材料的抗热震性能,采用单边切口梁法研究了材料的抗断裂性能。结果表明:热氧化可以有效对碳纤维表面进行改性,从而影响到碳纤维的结构演变与使用性能;合适的热氧化处理可使碳纤维在铝碳耐火材料中发挥显著的增强作用,加入500℃热氧化的碳纤维后,铝碳耐火材料的常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折强度相比于对照材料分别提高了28.2%、22.4%和87.2%(材料1 400℃热处理后)。另外,引入热氧化碳纤维也能对铝碳耐火材料的抗热震性能与抗断裂性能产生影响。

关键词：热氧化短切碳纤维铝碳耐火材料增强作用抗热震性