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Ti-Al反应扩散机制及动力学研究进展(下)

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 2067-2082页

作者：张建宇陈亚宇杨国强吕征刘宏基马鹏辉曾洪涛李河宗河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省智能工业装备技术重点实验室河北邯郸056038 河北工程大学材料科学与工程学院河北邯郸056038

通过Ti和Al制备的Ti-Al系金属间化合物及复合材料由于具有优异的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车以及其它领域具有良好的应用前景。这些材料包括TiAl_(3)、γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al等金属间化合物,以及Ti/Al、Ti/α_(2)-Ti_(3)A... 详细信息

通过Ti和Al制备的Ti-Al系金属间化合物及复合材料由于具有优异的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车以及其它领域具有良好的应用前景。这些材料包括TiAl_(3)、γ-TiAl和α_(2)-Ti_(3)Al等金属间化合物,以及Ti/Al、Ti/α_(2)-Ti_(3)Al、Ti/γ-TiAl、Ti/TiAl_(3)、Ti/TiAl_(3)/Al和Al/TiAl_(3)等金属-金属或金属-金属间化合物复合材料。在上述材料的制备过程中,会涉及到各种Ti-Al反应扩散过程。因此,对Ti-Al反应扩散机理及动力学的深入理解,有助于合理高效地制备Ti-Al系金属间化合物及复合材料。目前对Ti-Al反应扩散机理及动力学的研究非常广泛,但很多结论仍存在争议。本文(下)部分系统综述了Ti-Al反应扩散动力学的研究现状,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词： Ti-Al 反应扩散动力学固相反应固-液反应

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核电水下检测机器人的双闭环适应性控制

机械科学与技术 2024年

作者：孙文泓洪昭斌陈水宣王少敏厦门理工学院机械与汽车工程学院福建省绿色智能清洗技术与装备重点实验室

由于环境的复杂性，核电站水下检测对工具的空间灵巧作业能力与稳定性有较高的要求。针对此难点，提出利用球形水下机器人对核电站水下结构进行检测的研究方案。建立球形水下机器人欠驱动的动力学模型，并将其分为独立的姿态子系统和与... 详细信息

由于环境的复杂性，核电站水下检测对工具的空间灵巧作业能力与稳定性有较高的要求。针对此难点，提出利用球形水下机器人对核电站水下结构进行检测的研究方案。建立球形水下机器人欠驱动的动力学模型，并将其分为独立的姿态子系统和与姿态子系统强耦合的位置子系统。鉴于两个子系统的优先计算等级，提出一种混合式的双闭环控制策略，利用改进的自抗扰控制来控制内环姿态子系统，同时外环位置子系统的控制方法采用径向基神经网络滑模自适应控制。通过李雅普诺夫理论分析，证明了该控制器的稳定性。最后，对所提出的控制策略进行了仿真实验和样机实验，实验结果表明：所设计控制器具有优越的自主性、抗扰性和机动性。

关键词：球形水下机器人动力学径向基神经网络滑模自适应控制自抗扰控制稳定性

基于GPU加速的等几何拓扑优化高效多重网格求解方法

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中国机械工程 2024年第4期35卷 602-613页

作者：杨峰罗世杰杨江鸿王英俊华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心广州510641 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

针对大规模等几何拓扑优化(ITO)计算量巨大、传统求解方法效率低的问题,提出了一种基于样条h细化的高效多重网格方程求解方法。该方法利用h细化插值得到粗细网格之间的权重信息,然后构造多重网格方法的插值矩阵,获得更准确的粗细网格映... 详细信息

针对大规模等几何拓扑优化(ITO)计算量巨大、传统求解方法效率低的问题,提出了一种基于样条h细化的高效多重网格方程求解方法。该方法利用h细化插值得到粗细网格之间的权重信息,然后构造多重网格方法的插值矩阵,获得更准确的粗细网格映射信息,从而提高求解速度。此外,对多重网格求解过程进行分析,构建其高效GPU并行算法。数值算例表明,所提出的求解方法与线性插值的多重网格共轭梯度法、代数多重网格共轭梯度法和预处理共轭梯度法相比分别取得了最高1.47、11.12和17.02的加速比。GPU并行求解相对于CPU串行求解的加速比高达33.86,显著提高了大规模线性方程组的求解效率。

关键词：等几何拓扑优化方程组求解 h细化多重网格法 GPU并行计算

基于BLF多约束反演控制的电动收获机分布式驱动控制方法研究

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农业机械学报 2024年

作者：袁朝春刘敏何友国陈龙 SHEN Jie 徐立章江苏大学汽车工程研究院密西根大学迪尔伯恩分校江苏大学智能农业机械装备理论与技术重点实验室

针对电动收获机分布式驱动面对喂入扰动时控制的实时性、准确性和稳定性问题，该研究以电动收获机为平台，建立部件负载模型，结合部件转速约束，设计BLF（Barrier Lyapunov function）多约束反演控制算法；利用AMEsim与Matlab/Simulin... 详细信息

针对电动收获机分布式驱动面对喂入扰动时控制的实时性、准确性和稳定性问题，该研究以电动收获机为平台，建立部件负载模型，结合部件转速约束，设计BLF（Barrier Lyapunov function）多约束反演控制算法；利用AMEsim与Matlab/Simulink平台搭建联合仿真模型验证控制算法性能。结果表明，与传统PID控制相比该算法在面对不同喂入扰动时，割台电机、输送电机、脱粒滚筒电机转速控制上超调量分别减少63%、54%、72%；调节时间分别减少50%、34%、92%；各部件电机最大转速误差上，该算法维持在预设转速的3%内，而PID则在8%内。验证了该算法控制迅速、转速跟踪误差小、抗扰能力强的特点，能将部件转速约束在边界内，可实现不同喂入扰动下鲁棒控制，有利于稳定整机作业质量。

关键词：电动收获机分布式驱动控制反演控制约束控制鲁棒控制

热塑性复合材料大长宽比接头超声波焊接研究进展

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材料导报 2024年第16期38卷 194-201页

作者：姚福林褚泽南景冲赵越魏源天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

热塑性复合材料由于密度低、力学性能优越、加工成本低且可回收,已被广泛应用于汽车工业、航空航天、医疗器械等领域。超声波焊接是较为常用的复合材料连接技术,其焊接速度快,焊接强度高,密封性好,清洁无污染,成本低廉。生产实践中,超... 详细信息

热塑性复合材料由于密度低、力学性能优越、加工成本低且可回收,已被广泛应用于汽车工业、航空航天、医疗器械等领域。超声波焊接是较为常用的复合材料连接技术,其焊接速度快,焊接强度高,密封性好,清洁无污染,成本低廉。生产实践中,超声波焊接以单点静态焊接为主,焊接面积小。而热塑性复合材料结构件的连接往往需要更大尺寸的焊接接头,单点静态焊接技术难以满足生产需求。本文在总结现有超声波焊接搭接形式和接头类型的基础上,提出大长宽比接头的概念,对比大尺寸截面变幅杆焊接、超声波多点焊接、超声波连续焊接等大长宽比接头超声波焊接的解决方法,总结其研究进展,展望未来热塑性复合材料大长宽比接头超声波焊接需解决的问题和发展趋势。

关键词：超声波焊接复合材料大长宽比接头变幅杆连续焊接

基于自抗扰滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制策略

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电工技术学报 2024年第18期39卷 5639-5656页

作者：李宗霖陈昊戚湧王冠钧戈凯中国矿业大学电气工程学院新能源电动车技术与装备中东欧国家国际联合研究中心江苏省高校新能源发电与电动车国际合作联合实验室徐州市新能源电动车技术与装备重点实验室南京理工大学计算机科学与工程学院无锡市检验检测认证研究院南京汽车集团有限公司汽车工程研究院

针对开关磁阻电机运行时存在的转矩波动大与外部干扰下电机运行不稳定等问题，该文提出了一种基于自抗扰滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制策略。由于传统滑模控制中趋近律采用的符号函数引起系统振荡频率高，造成被控对象抖振大，该... 详细信息

针对开关磁阻电机运行时存在的转矩波动大与外部干扰下电机运行不稳定等问题，该文提出了一种基于自抗扰滑模控制的开关磁阻电机转矩分配控制策略。由于传统滑模控制中趋近律采用的符号函数引起系统振荡频率高，造成被控对象抖振大，该文采用新型滑模趋近律，用平滑函数代替符号函数，并引入状态变量，同时提升了响应速度并降低抖振；此外，为了解决开关磁阻电机外部干扰对电机运行带来的稳定性问题，该文设计了一种自抗扰扩张状态观测器，这种观测器可以实现对负载扰动的实时观测，将观测值作为滑模速度控制器的前馈补偿，减小电机固有参数不确定对控制系统的影响。最后，通过仿真和实验验证了所提出的方案能够有效地改进控制系统在不同工况下的动态性能。

关键词：开关磁阻电机转矩分配控制新型滑模趋近律自抗扰扩张状态观测器

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PLA/PBAT/CB防静电包装材料的制备及其性能研究

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中国塑料 2024年第7期38卷 1-8页

作者：何和智黄宗海赖文熊华威华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

通过熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的共混物,并添加了不同含量的炭黑(CB)。研究了CB对PLA/PBAT复合材料的微观形貌、流变性能、结晶性能、热稳定性、导电性能和力学性能的影响。结果表明,CB选择性地分... 详细信息

通过熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的共混物,并添加了不同含量的炭黑(CB)。研究了CB对PLA/PBAT复合材料的微观形貌、流变性能、结晶性能、热稳定性、导电性能和力学性能的影响。结果表明,CB选择性地分布在PBAT相中,且当CB含量高于2%(质量分数,下同)时,相形态发生了明显的变化。复合材料的黏度随着CB含量的增加而增加。随着CB含量的不断增加,PLA的结晶度先下降再上升。CB能小幅度改善复合材料的热稳定性。适量的CB可以提高复合材料的电导率,并保持良好的力学性能,但过量的CB会大幅度地降低韧性。当CB含量为2%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别为40.7 MPa、830 MPa和365%,电导率为8.69×10^(-7)S/m,比PLA/PBAT的电导率提升了约8个数量级,该复合材料既具有合适的导电性能,又具有优良的力学性能。提供了一种制备具有导电性能的生物基聚合物复合材料的方法,这将有助于可降解材料在防静电包装领域的实际应用。

关键词：生物可降解复合材料导电性能力学性能防静电包装

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柴油机喷孔内流动及射流初始破碎过程研究

中国农机化学报 2024年第9期45卷 159-165页

作者：雷发林高永强陈修山黄雪涛周士谦尹迁齐日照市七星汽车部件股份有限公司山东日照276800 山东交通学院汽车工程学院济南市250357

为研究喷孔内燃油流动特性与近孔区射流初始破碎的过程及影响因素,搭建柴油机燃油喷射雾化的可视化试验平台,采用高速可控闪光摄影及显微成像技术,同时,基于计算流体力学(CFD)软件OpenFOAM、大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)理论和VO... 详细信息

为研究喷孔内燃油流动特性与近孔区射流初始破碎的过程及影响因素,搭建柴油机燃油喷射雾化的可视化试验平台,采用高速可控闪光摄影及显微成像技术,同时,基于计算流体力学(CFD)软件OpenFOAM、大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)理论和VOF(Volume of Fluid)方法,分别开展柴油机喷孔内流动及喷雾特性可视化试验和数值计算。结果表明:喷孔内燃油流动呈现空穴流动,空穴从压力室开始,逐渐向喷孔内发展。喷油压力决定近嘴区射流破碎形式,喷油压力20 MPa时,射流呈现Rayleigh破碎;喷油压力40 MPa时,射流呈现第一、第二风生破碎;喷油压力60 MPa时,射流呈现雾化破碎。射流破碎从射流“伞形”头部开始,射流头部气/液相界面处存在很大的速度和压力差,引起射流头部的首先破碎。数值模拟还展现射流初次破碎以及液滴的二次破碎过程。

关键词：喷孔内流射流破碎空化可视化试验大涡模拟

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选区激光熔化拱形点阵力学性能影响及优化

有色金属科学与工程 2024年

作者：潘文瀚许明三韦铁平叶建华朱峰立杨林沂福建理工大学机械与汽车工程学院福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室

为提高轻量化前提下选区激光熔化成型点阵结构力学性能，融入拱形特征进行点阵结构设计。综合考虑多结构参数的交互影响，利用响应面法建立了拱形高跨比、单胞杆径和胞元高度三个结构参数与点阵弹性模量及抗压强度的数学关系模型，分析... 详细信息

为提高轻量化前提下选区激光熔化成型点阵结构力学性能，融入拱形特征进行点阵结构设计。综合考虑多结构参数的交互影响，利用响应面法建立了拱形高跨比、单胞杆径和胞元高度三个结构参数与点阵弹性模量及抗压强度的数学关系模型，分析了结构参数对点阵弹性模量与抗压强度的影响规律，获得最优的结构参数组合。结果表明，拱形高跨比对结构弹性模量与抗压强度的影响最显著，随着高跨比的增大，结构弹性模量与抗压强度显著提高。优化得拱形点阵的结构参数组合为拱形高跨比0.7、单胞杆径1.2 mm、胞元高度4.5 mm，其弹性模量为2.012 GPa，抗压强度为79.254 MPa，相比优化前分别提升21.57%和35.60%，结构力学性能显著增强。本研究可为轻量化点阵结构的设计与优化提供参考。

关键词：选区激光熔化结构参数拱形点阵弹性模量抗压强度