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搅拌摩擦加工调控Mg-5Zn-0.6Zr合金耐蚀性的研究

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材料导报 2024年第10期38卷 151-156页

作者：龙飞刘瞿朱艺星周梦然陈高强史清宇清华大学机械工程系清洁高效透平动力装备全国重点实验室北京100084 先进成形制造教育部重点实验室北京100084

作为一种储量足、比强度和比模量高的轻质结构材料和功能材料,镁的应用前景十分广阔,然而镁的耐蚀性不佳严重限制了其应用范围,较大尺寸的沉淀相导致的电偶腐蚀是镁合金耐蚀性不佳的重要原因。本工作选取铸态Mg-5Zn-0.6Zr合金作为研究对... 详细信息

作为一种储量足、比强度和比模量高的轻质结构材料和功能材料,镁的应用前景十分广阔,然而镁的耐蚀性不佳严重限制了其应用范围,较大尺寸的沉淀相导致的电偶腐蚀是镁合金耐蚀性不佳的重要原因。本工作选取铸态Mg-5Zn-0.6Zr合金作为研究对象,对该合金进行了搅拌摩擦加工处理,并对搅拌摩擦加工前后合金的组织结构和电化学性能进行了检测分析。结果表明,搅拌摩擦加工处理后的Mg-5Zn-0.6Zr合金形成了较强的(0001)基面织构,且大部分区域位错密度较低,晶粒尺寸从66.4μm细化到1.6μm,沉淀相发生了一定程度的破碎和弥散分布,在3.5%(下文如无特别说明,均指质量分数)NaCl水溶液中开路电位下的腐蚀电流密度由38.3μA/cm^(2)降至17.0μA/cm^(2),极化电阻由48.98Ω·cm^(2)提升至197.02Ω·cm^(2)。研究表明,搅拌摩擦加工可以有效提高镁合金的耐蚀性。

关键词：搅拌摩擦加工镁合金耐蚀性动态再结晶

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铝合金低压铸造过程数值模拟

铸造 2024年第3期73卷 270-281页

作者：谭云骧马聚怀许庆彦清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室北京100084

铝合金密度小、比强度高,常作为汽车轻量化材料。低压铸造充型平稳,能成形复杂薄壁铸件,广泛应用于汽车典型零部件的制造。为优化低压铸造工艺、减少铸件缺陷、获得优良组织性能的铸件,运用集成计算材料工程与多尺度数值模拟方法对铝合... 详细信息

铝合金密度小、比强度高,常作为汽车轻量化材料。低压铸造充型平稳,能成形复杂薄壁铸件,广泛应用于汽车典型零部件的制造。为优化低压铸造工艺、减少铸件缺陷、获得优良组织性能的铸件,运用集成计算材料工程与多尺度数值模拟方法对铝合金低压铸造过程开展研究,具有重要的科学意义与工程价值。本文全面综述了低压铸造铝合金凝固过程数值模拟技术的发展,分析了充型过程和凝固过程的宏观数值模拟及其常用算法,归纳总结了元胞自动机模拟铝合金初生相和共晶相的微观组织演变的研究现状,展望了铝合金低压铸造过程数值模拟的未来发展方向。

关键词：铝合金低压铸造集成计算材料工程数值模拟多尺度模拟

GH4169惯性摩擦焊界面摩擦及瞬态热过程数值模拟研究

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航空制造技术 2024年第10期67卷 36-44,52页

作者：唐天祥史清宇周军张春波梁武周梦然张弓陈高强清华大学机械工程系北京100084 清华大学机械工程系清洁高效透平动力装备全国重点实验室北京100084 先进成形制造教育部重点实验室北京100084 中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028

针对GH4169高温合金惯性摩擦焊过程,基于有限元方法研究了界面摩擦机制的转变、摩擦产热和温度场等热过程参量的分布特征及瞬态演化规律。利用试验数据对有限元模型的准确性进行了对比验证。结果表明,焊接初始整个界面均为库仑摩擦区,从... 详细信息

针对GH4169高温合金惯性摩擦焊过程,基于有限元方法研究了界面摩擦机制的转变、摩擦产热和温度场等热过程参量的分布特征及瞬态演化规律。利用试验数据对有限元模型的准确性进行了对比验证。结果表明,焊接初始整个界面均为库仑摩擦区,从0.54 s开始库仑摩擦区逐渐缩小并在9.60 s完全消失,剪切摩擦区从0.31R0(R0为工件半径)处开始形成并逐渐扩展至整个界面。根据模拟结果,提出了描述库仑摩擦区演化过程的解析公式。分析了摩擦机制转变引起的界面热流密度、摩擦应力和温度的耦合关系及变化规律。研究表明,界面上库仑摩擦机制向剪切摩擦机制的转变有利于焊接界面附近温度场的均匀化。

关键词：惯性摩擦焊摩擦机制热流密度温度场有限元分析 GH4169高温合金

HFC-134a热催化降解的实验与机理研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 935-941页

作者：张凯许云婷王天浩戴晓业史琳清华大学能源与动力工程系北京100084 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

2021年9月《蒙特利尔议定书》基加利修正案对我国正式生效,我国在未来三十年左右将面临严峻的HFCs淘汰任务,因此实现淘汰HFCs的高效率、低能耗降解至关重要。传统的高温焚烧工艺存在能耗高、成本高的特点,因此本研究关注于制冷剂热催化... 详细信息

2021年9月《蒙特利尔议定书》基加利修正案对我国正式生效,我国在未来三十年左右将面临严峻的HFCs淘汰任务,因此实现淘汰HFCs的高效率、低能耗降解至关重要。传统的高温焚烧工艺存在能耗高、成本高的特点,因此本研究关注于制冷剂热催化降解方法,选取主要的HFCs类制冷剂HFC-134a为研究对象,通过实验手段和量子化学计算方法探究HFCs制冷剂的热催化方案可行性,并分析了催化剂种类、温度和氧气比例等关键因素对制冷剂降解效果的影响。

关键词： HFC-134a 热催化降解热催化剂影响因素分解机理

机器人化装备测量-加工一体化技术现状及展望

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机器人 2024年第1期46卷 118-128页

作者：王卓群谢福贵解增辉刘辛军清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数... 详细信息

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数据获取、加工特征提取、加工方案生成和末端闭环控制4项关键技术进行综述,总结了测量-加工一体化技术的现状与面临的技术挑战,对测量-加工一体化技术在构建跨尺度测量场、优化数据驱动方式、集成多功能测量、拓展智能化应用等方面的发展趋势进行了分析和探讨。

关键词：测量-加工一体化机器人化装备智能化加工跨尺度测量

高效装配式钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 189-199页

作者：赵子琪赵作周刘巍刘娟清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

针对装配式剪力墙边缘构件竖向连接钢筋数量较多、直径较小,造成套筒多、钢筋对中困难且现场灌浆困难,人工加工绑扎箍筋耗工费时且难以自动化作业生产等问题,提出了剪力墙边缘构件采用大直径钢筋和大直径套筒连接、箍筋采用连续螺旋方... 详细信息

针对装配式剪力墙边缘构件竖向连接钢筋数量较多、直径较小,造成套筒多、钢筋对中困难且现场灌浆困难,人工加工绑扎箍筋耗工费时且难以自动化作业生产等问题,提出了剪力墙边缘构件采用大直径钢筋和大直径套筒连接、箍筋采用连续螺旋方箍构造的高效装配式剪力墙构造形式,完成了3个设计轴压比为0.2、1个设计轴压比为0.6和2个设计轴压比为0.4的足尺装配式剪力墙试件的拟静力加载试验,研究不同轴压比、边缘构件纵筋连接形式与箍筋构造形式下剪力墙的抗震性能。结果表明:6个剪力墙均实现了预期的弯曲破坏模式;剪力墙受弯承载力实测值为计算值的1.03~1.15倍,具有一定的安全冗余度;剪力墙极限位移角为1/77~1/42,大于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中要求的罕遇地震作用下剪力墙结构弹塑性层间位移角的限值1/120,表现出良好的变形能力。提出的装配式剪力墙构造连接方案合理可靠,在保证剪力墙的承载能力和抗震性能的前提下,建造成本较传统连接方案的降低了8%~18%。

关键词：装配式剪力墙灌浆套筒螺旋箍拟静力试验抗震性能

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理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型

工程力学 2024年第2期41卷 25-34页

作者：宋凌寒王琛樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文提出了一个理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型StructGNN-E,能够高保真数字化结构体系的拓扑连接关系与构件组成信息,无需外部标签数据即可实现对任意杆系结构体系的弹性内力分析,且计算结果具有理论正确性。总结了结构体系... 详细信息

该文提出了一个理论驱动的弹性结构体系图神经网络计算模型StructGNN-E,能够高保真数字化结构体系的拓扑连接关系与构件组成信息,无需外部标签数据即可实现对任意杆系结构体系的弹性内力分析,且计算结果具有理论正确性。总结了结构体系层次的特点,理论分析了常规神经网络的不可行性,进而采用了基于非欧图数据的图神经网络架构,能够有效刻画结构体系的非序列性与非平移不变性。考虑到体系层次数据严重匮乏以及常规智能计算方法忽视力学意义的问题,通过将三大力学方程与深度学习推理过程相结合,提出了适用于体系内力分析的理论驱动模式,实现了不依赖于外部标签数据的智能求解方案。数值试验表明:StructGNN-E模型能够高精度完成杆系结构体系的弹性内力分析,且在大规模框架结构计算中计算效率提升可达36%。通过具体的对比试验,证明了常规深度学习模型与数据驱动模式在体系层次的不适用性,进一步阐释了StructGNN-E模型的有效性与合理性。

关键词：结构体系图神经网络理论驱动深度学习结构分析

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建筑结构隔震技术研究进展

工程力学 2024年第5期41卷 39-54页

作者：潘鹏曾一曹迎日艾华浩王海深清华大学土木工程系北京100084 土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学北京100084

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已... 详细信息

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已经有较为成熟的技术产品和工程应用,已广泛应用于住宅、医院、学校、博物馆和图书馆等建筑中。随着《建设工程抗震管理条例》的颁布,预期隔震技术将有更广阔的应用场景。隔震建筑也将逐步从低层、简单建筑结构向高层、复杂建筑结构的方向发展。目前常用的隔震装置存在着抗拉能力不足、对竖向地震或竖向环境振动减振效果不足、控制频宽窄、适应性不足以及使用状态及损伤状态难以监测等问题。为此,众多学者针对以上问题进行了深入研究,开发了抗拉隔震支座、三维隔震(振)支座、半主动隔震支座和隔震支座的健康监测系统,为扩展隔震技术的应用范围提供了解决方法。目前,相关研究偏重于新型隔震装置的性能研究,未来应全面考虑新型隔震装置对于建筑的影响,提出配套的设计方法,并进行示范性工程应用,加快隔震技术的推广。

关键词：隔震技术抗拉支座三维隔震(振)支座半主动隔震系统健康监测综述

开槽型混凝土叠合板受力性能有限元分析与承载力计算

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 216-225页

作者：聂鑫周心怡庄亮东清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

开槽型混凝土叠合板采用板端开槽放置附加钢筋的形式取代胡子筋,可以提高施工效率,在工程中已得到广泛应用。为进一步研究开槽型叠合板的受力性能和关键设计参数,采用有限元软件ABAQUS进行建模分析。针对槽口附加钢筋滑移模拟和新旧混... 详细信息

开槽型混凝土叠合板采用板端开槽放置附加钢筋的形式取代胡子筋,可以提高施工效率,在工程中已得到广泛应用。为进一步研究开槽型叠合板的受力性能和关键设计参数,采用有限元软件ABAQUS进行建模分析。针对槽口附加钢筋滑移模拟和新旧混凝土界面模拟方法开展研究,并与试验结果对比,验证了有限元建模的合理性。进一步通过该有限元模型开展参数分析。结果表明,附加钢筋直径过大或过小于预制板纵筋直径都会损伤受力性能,槽口保护层厚度由40 mm减小至20 mm时,叠合板承载力提高18.3%,槽口长度由100 mm增加至300 mm时,叠合板的承载力提高176%。同时,对开槽型叠合板承载力的设计公式进行了理论推导,并与有限元分析结果对比,误差基本小于10%,两者吻合较好。

关键词：叠合板槽口有限元分析设计方法受弯承载力