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水下串联多球组合壳结构低噪声优化设计

中国舰船研究 2025年

作者：李贺帆张冠军柯昱照武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室

[目的]为充分发挥串联多球组合壳结构的工作性能，针对其声振性能开展优化设计研究。[方法]首先，建立有限元模型，计算分析水下串联多球组合壳的水下声辐射特性；然后，以模型质量为约束条件，以垂向激励作用下辐射噪声为优化目标，建... 详细信息

[目的]为充分发挥串联多球组合壳结构的工作性能，针对其声振性能开展优化设计研究。[方法]首先，建立有限元模型，计算分析水下串联多球组合壳的水下声辐射特性；然后，以模型质量为约束条件，以垂向激励作用下辐射噪声为优化目标，建立以连接结构几何参数为设计变量的均匀试验设计，随后采用径向基函数（RBF）神经网络建立设计变量与优化目标之间的多维映射模型，使用粒子群优化（PSO）算法对模型水下辐射噪声进行优化，并通过有限元方法进行验证；最后，开展水下声辐射实验，并将试验测试值与仿真值进行对比，以证明仿真结果的准确性。[结果]结果显示，经优化，垂向激励下串联多球组合壳的水下辐射声功率总级降低了2.92 dB，质量降低了0.061 t。[结论]所做研究可为结构低噪声优化设计方法提供新的思路。

关键词：壳体组合壳径向基函数神经网络粒子群优化噪声噪声优化

壳聚糖基自愈合水凝胶在生物材料领域的研究进展

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化工新型材料 2025年

作者：王怀念王蕾王慧芳太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室

壳聚糖因具有良好的生物降解性和生物相容性，成为生物医用水凝胶的理想基体材料。然而，壳聚糖基水凝胶在物理损伤后易断裂失效。壳聚糖基自愈合水凝胶利用动态化学键的可逆解离-重构自主修复网络裂纹，从而维持水凝胶结构的完整性和... 详细信息

壳聚糖因具有良好的生物降解性和生物相容性，成为生物医用水凝胶的理想基体材料。然而，壳聚糖基水凝胶在物理损伤后易断裂失效。壳聚糖基自愈合水凝胶利用动态化学键的可逆解离-重构自主修复网络裂纹，从而维持水凝胶结构的完整性和初始功能，延长材料的使用寿命。综述了壳聚糖与不同天然聚合物或合成聚合物复合的自愈合水凝胶的最新研究进展，进一步讨论了其在医用伤口敷料、智能生物传感器、细胞培养及组织工程支架等生物医用材料领域的应用。针对壳聚糖基自愈合水凝胶的研究现状，对其未来向智能化、绿色安全、多功能化和便携化发展以适应更广泛的应用场景进行了展望。

关键词：水凝胶壳聚糖自愈合生物医学医用

压电纤维复合材料智能传感器的有限元预测与器件性能研究

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物理学报 2025年

作者：高裕昆赵洁周晶晶周静青岛瓷兴新材料有限公司阜阳师范大学安徽省重点实验室信息功能材料与器件武汉理工大学材料工程学院武汉理工大学三亚科教创新园

压电纤维复合材料（Macro Fiber Composite，MFC）具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点，被广泛应用于航空、航天、国民和军事等领域。然而，目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用，对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究。本... 详细信息

压电纤维复合材料（Macro Fiber Composite，MFC）具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点，被广泛应用于航空、航天、国民和军事等领域。然而，目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用，对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究。本工作分别建立了代表性体积元模型、直接模型和混合模型，从细节到整体、从微观到宏观对MFC的有限元模型进行了建模和分析。一方面通过等效体积元模型，掌握MFC内部的电场分布规律，为力-电耦合提供理论依据；另一方面通过直接模型和混合模型，对MFC的实体结构进行整体建模和边界条件的加载，为MFC贴片式传感和共振式传感的分析提供理论依据，有效预测了MFC智能元件传感器的传感性能。仿真结果表明：共振式传感器性能远优于贴片式传感器，当激振加速度5 m/s2，悬臂梁基板长度为80 mm时，计算得到的MFC共振式传感器的谐振频率为67 Hz，输出电压为4.17 V。实验结果表明：MFC传感器测试的谐振频率为74 Hz，输出电压为3.59 V，仿真计算结果与MFC传感器预测结果基本吻合。此外，MFC传感器在低频工作时具有优异的传感灵敏度，传感灵敏度为7.35 V/g。可见，MFC在低频共振时具有优异的传感特性，构建的三种有限元模型可以有效预测MFC传感器的传感性能，为MFC传感器的性能预测提供了保障。

关键词：压电纤维复合材料(MFC) 传感器性能预测有限元模型

不完全固化碳纤维/乙烯基酯复合材料水热老化后热学/力学性能

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复合材料学报 2025年

作者：胡义龙高进城殷洪熊景毅丁安心武汉理工大学材料科学与工程学院武汉第二船舶设计研究所武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室

碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料（CF/VE）因其轻质高强和耐腐蚀等特点被逐渐应用于大厚度、大尺度的舰船结构件，由于尺寸和制造装备的限制，舰船用大厚度复合材料装备后的固化往往不充分。为了解不完全固化的CF/VE在水热环境下的耐久性... 详细信息

碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料（CF/VE）因其轻质高强和耐腐蚀等特点被逐渐应用于大厚度、大尺度的舰船结构件，由于尺寸和制造装备的限制，舰船用大厚度复合材料装备后的固化往往不充分。为了解不完全固化的CF/VE在水热环境下的耐久性，分析了树脂的表面形貌变化和水解机制，研究了树脂及其复合材料的动态热力学性能和高温下的力学性能。液相色谱-质谱联用和FTIR的结果表明树脂分子链中的酯键发生了强水解；由于树脂发生由表及里的强水解反应和渗透开裂，导致质量增长率在达到最大值后下降，4000 h后CF/VE质量低于初始值。动态热力学数据表明：树脂及CF/VE的储能模量和玻璃化转变温度(Tg)在水热老化前期上升，且热膨胀系数降低，老化后期Tg有所恢复。室温环境下CF/VE的压缩、层间剪切强度在水热老化短期内显著下降，1176 h分别降低23.0%，46.6%，之后性能退化速率减缓，4080 h时分别降低30.9%、47.7%。老化后，树脂在70℃下的拉伸、压缩强度上升；CF/VE在70℃下的压缩、面内剪切强度上升。

关键词：碳纤维复合材料乙烯基酯树脂不完全固化水热老化力学性能

脉动拉伸应力对聚丙烯玻璃纤维片材结构与性能的影响

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高分子材料科学与工程 2025年

作者：殷小春夏天何光建冯彦洪华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室

基于输运空间容积的周期性变化产生脉动拉伸应力的原理研制了叶片式熔体脉动泵送装置，将脉动变化的拉伸-压缩应力作用于聚丙烯/玻璃纤维熔体上以实现复合片材的增强挤出，实验研究了脉动泵送装置转轴转速对片材微观结构和宏观力学性能... 详细信息

基于输运空间容积的周期性变化产生脉动拉伸应力的原理研制了叶片式熔体脉动泵送装置，将脉动变化的拉伸-压缩应力作用于聚丙烯/玻璃纤维熔体上以实现复合片材的增强挤出，实验研究了脉动泵送装置转轴转速对片材微观结构和宏观力学性能的影响规律。结果表明，脉动泵送装置对玻纤的分散及其沿挤出方向的取向均有促进作用，所制片材沿挤出方向拉伸强度随转速的提高先升后降，在泵送转速为30 r/min时达到最大值42.64 MPa，较直接挤出片材（30.92 MPa）提高了37.9%。表明叶片式熔体脉动泵送装置对玻纤填料增强聚丙烯体系具有适用性，为PP/GF 的增强提供了有效途径。

关键词：脉动拉伸应力玻璃纤维取向复合片材拉伸强度

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磷酸氢二钾提高硅酸镁水泥早期强度的机理

硅酸盐学报 2025年

作者：冷迪飞李相国吕阳李能武汉理工大学材料科学与工程学院硅酸盐建筑材料国家重点实验室石河子大学化学化工学院化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地

硅酸镁水泥（MSHC）较慢的早期水化速率是限制该种水泥应用规模的主要因素。通过X射线衍射（XRD）精修，29Si 核磁共振谱（NMR），扫描电子显微镜（SEM）与密度泛函理论计算探讨了磷酸氢二钾（DKP）加速MSHC水化的机理，证实DKP的引入... 详细信息

硅酸镁水泥（MSHC）较慢的早期水化速率是限制该种水泥应用规模的主要因素。通过X射线衍射（XRD）精修，29Si 核磁共振谱（NMR），扫描电子显微镜（SEM）与密度泛函理论计算探讨了磷酸氢二钾（DKP）加速MSHC水化的机理，证实DKP的引入能够诱导胶凝性更强的水化硅酸镁（M–S–H）结构更快的生成，从而显著提高MSHC的早期强度以及后续强度，其1、3、7、14 d和28 d分别提高3.25、13.78、22.23、34.58 MPa和37.96 MPa。硅酸镁水泥水化产物的XRD精修，29Si NMR，SEM与密度泛函理论计算证实，DKP诱导生成了高杨氏模量和低泊松比的M–S–H，即Superhydrous Phase B。强调这样一种思路，即合适的外加剂能够诱导胶凝性更强的M–S–H结构更快的生成，从而提高水合硅酸镁水泥的水化速度和早期强度，进一步拓展水合硅酸镁水泥的应用范围。

关键词：硅酸镁水泥核磁共振谱 X射线衍射精修加速水化密度泛函理论磷酸氢二钾

脉冲电流对AZ91镁合金温挤压过程中动态析出和微观组织的影响

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金属学报 2025年第1期 129-142页

作者：王彬杉徐光任睿张强单召辉樊建锋太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原理工大学材料科学与工程学院太原理工大学镁基材料山西省重点实验室太原理工大学物理与光电学院

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过... 详细信息

脉冲电流辅助成形工艺具有提高成型能力及细化微观组织等优点，被广泛用到各种塑性变形过程中。然而，关于脉冲电流在动态挤压变形过程中的作用尚不明确。本工作利用脉冲电流辅助挤压（EPAE）技术，研究了脉冲电流对于AZ91镁合金挤压过程中动态析出和微观组织的影响。结果表明，在能够完全动态再结晶（DRX）的临界变形条件下，EPAE工艺可以降低AZ91镁合金挤压过程中β-Mg17Al12相的体积分数并促使其发生球化，同时能够促进平均晶粒尺寸和最大基面织构强度的增加，且峰值电流密度越高，效果越明显。与常规热挤压相比，峰值电流密度为6.4×10～7 A/m2的EPAE工艺促使AZ91镁合金中β-Mg17Al12相的体积分数从76.9%降低至16.5%，平均晶粒尺寸从1.07μm增加至3.54μm，最大织构强度从3.39增加至5.92。在不均匀分布的β-Mg17Al12相的钉扎作用下，最终EPAE态AZ91镁合金内部形成双峰组织。实验及理论分析表明，脉冲电流中热效应和非热效应的共同作用所导致的AZ91镁合金挤压过程中的Gibbs自由能变化量和原子扩散通量的提高是上述实验现象发生的主要原因，在促进了β-Mg17Al12相的溶解及其附近Al溶质原子均匀分布的同时提高了晶界迁移速率。同时，脉冲电流可以通过其漂移电子对基面滑移的加速作用促进β-Mg17Al12相颗粒贫乏区中晶粒的旋转。

关键词： AZ91镁合金脉冲电流辅助挤压 β-Mg17Al12相动态析出晶粒长大

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油酸钠体系下PBTCA对氟碳铈矿与萤石的浮选分离及机理研究

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有色金属科学与工程 2025年

作者：李婷刘诚杨思原武汉理工大学资源与环境工程学院关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室

本文研究了在捕收剂油酸钠体系下，2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷(PBTCA)作为抑制剂分离氟碳铈矿与萤石的可行性。单矿物浮选试验结果表明，油酸钠捕收剂对氟碳铈矿和萤石均具有良好的捕收性能，PBTCA可选择性地抑制萤石的浮选而不影响... 详细信息

本文研究了在捕收剂油酸钠体系下，2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷(PBTCA)作为抑制剂分离氟碳铈矿与萤石的可行性。单矿物浮选试验结果表明，油酸钠捕收剂对氟碳铈矿和萤石均具有良好的捕收性能，PBTCA可选择性地抑制萤石的浮选而不影响氟碳铈矿的浮选。人工混合矿浮选试验结果表明，在PBTCA/油酸钠药剂制度作用下，可得到氟碳铈矿品位为83.53%，回收率大于 80%的精矿产品，有效地实现了氟碳铈矿与萤石矿物之间的浮选分离。Zeta电位结果表明，PBTCA与萤石表面的相互作用力较PBTCA与氟碳铈矿表面的相互作用力更强，PBTCA可选择性地抑制油酸钠捕收剂在氟碳铈矿物表面的吸附。XPS分析结果表明，PBTCA主要是通过其分子结构中的羧基和磷酸基与萤石表面的钙离子发生化学作用，从而实现对氟碳铈矿浮选过程中萤石的选择性抑制。

关键词：氟碳铈矿萤石 PBTCA 浮选分离化学吸附

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基于剩余碰撞时间的线控制动分层控制策略

江苏大学学报（自然科学版） 2025年第1期46卷 28-35,63页

作者：童叙王宇宁关艺博田韶鹏吴桐武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心湖北武汉430070 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心湖北武汉430070 武汉理工大学佛山仙湖实验室广东佛山528200

针对不同制动工况需求的制动策略存在差异的情况,提出一种线控制动分层控制策略.在该分层策略的上层,利用二阶TTC安全碰撞时间模型计算出车辆与前车的剩余碰撞时间,以此作为依据进行制动策略的选取,并建立了汽车二自由度模型、车身法向... 详细信息

针对不同制动工况需求的制动策略存在差异的情况,提出一种线控制动分层控制策略.在该分层策略的上层,利用二阶TTC安全碰撞时间模型计算出车辆与前车的剩余碰撞时间,以此作为依据进行制动策略的选取,并建立了汽车二自由度模型、车身法向受力模型和Burckhardt轮胎模型;在该分层策略的下层,进行了制动力在轮间的分配,使用序列二次规划(SQP)方法,分别在一般制动、紧急制动、失稳制动3种工况下,以轮胎滑移率为对象建立优化函数,对车辆制动力进行了优化分配.使用MATLAB/Simulink和Carsim进行了联合仿真,对所提出3种工况下的制动分配策略进行了有效性验证.结果表明:在一般制动工况下,采用该策略时相比对照工况制动距离减少18.08%,制动时间减少25.12%;在紧急制动工况下,采用该策略时相比对照工况制动距离减少19.17%,制动时间减少12.79%;在失稳制动工况下,该策略可通过轮胎差扭来提升车辆的横向稳定性.采用文中制动策略显著提升了车辆的制动效能.

关键词：线控制动制动力优化分配分层控制序列二次规划方法 ECE法规制动仿真滑模控制碰撞时间

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