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基于有限元模拟的无缝钢管穿孔顶头失效分析及激光表面复合处理

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金属热处理 2024年第9期 284-289页

作者：母舰吴和保张讯李小龙何寅李建军武汉工程大学机电工程学院湖北黄石科创模具技术研究院华中科技大学材料科学与工程学院

采用有限元模拟方法对穿孔顶头进行了温度场、应力场和热-力耦合场分析，确定了顶头穿孔过程中的最大热应力、最大耦合应力、表面最高温度、应力集中区域和疲劳裂纹类型，并对20Cr2Ni4钢进行激光熔覆+高温慢氧化复合处理，以提高顶头的... 详细信息

采用有限元模拟方法对穿孔顶头进行了温度场、应力场和热-力耦合场分析，确定了顶头穿孔过程中的最大热应力、最大耦合应力、表面最高温度、应力集中区域和疲劳裂纹类型，并对20Cr2Ni4钢进行激光熔覆+高温慢氧化复合处理，以提高顶头的力学性能和抗高温性能。有限元模拟结果表明，顶头的热-力耦合应力为热拉应力与机械压应力的矢量和，耦合应力比热应力峰值回落约5.7%。耦合应力的大小主要受热应力影响，变化趋势和分布则主要受机械应力的影响，顶头失效起源于热疲劳和机械疲劳共同作用下的内表面裂纹源，并沿径向向外表面扩展形成疲劳裂纹。激光表面复合处理结果表明，20Cr2Ni4钢经激光熔覆+高温慢氧化处理后，表面硬度可达494 HV0.025,表面强化层与基体结合牢固，并且氧元素在基体中的含量更少，分布更均匀，可有效提高顶头的使用周期。

关键词：穿孔顶头失效分析热-力耦合有限元模拟表面复合处理激光熔覆

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星载光子计数激光测距雷达的实时去噪方法

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 242-253页

作者：谭崇涛于文博向雨琰李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430010

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。... 详细信息

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息。通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%,运行效率提高了10%。算法可以实现光子事件的快速实时去噪,为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础。

关键词：光子计数激光测距粗精去噪数据密度直方图统计

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星载单光子激光雷达海洋噪声模型

红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 391-396页

作者：杨坚马跃于文博李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430206

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的... 详细信息

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的工作性能,还会对星上原始的数据量产生影响,在卫星系统设计阶段,对噪声强度的准确估计至关重要。本文综合考虑大气后向散射、水面反射及水体后向散射的贡献,建立了一个星载单光子激光雷达海洋噪声的估计模型。以全球首个对地观测星载激光雷达ATLAS为例,在输入系统参数和环境参数后,模型估计的噪声与ATLAS实测噪声误差在15%以内,证实了该噪声模型的正确性。

关键词：光子计数激光雷达海洋探测噪声模型

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GH4698合金热加工图及微观组织演化

塑性工程学报 2024年第1期31卷 71-82页

作者：李中豪黄亮班宜杰温东旭李建军蒋乔杨晓利张健张志成华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室湖北武汉430074 湖北黄石模具产业技术研究院湖北黄石435001 大冶特殊钢有限公司湖北黄石435001 高品质特殊钢湖北省重点实验室湖北黄石435001

针对GH4698合金进行了热变形行为研究,分析了其在变形温度为960~1160℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)下的微观组织演化规律和热加工性能。绘制了GH4698合金的动态再结晶(DRX)图来分析微观组织演化机制。此外,构建了DRX晶粒的平均晶粒尺寸... 详细信息

针对GH4698合金进行了热变形行为研究,分析了其在变形温度为960~1160℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)下的微观组织演化规律和热加工性能。绘制了GH4698合金的动态再结晶(DRX)图来分析微观组织演化机制。此外,构建了DRX晶粒的平均晶粒尺寸图,分析了DRX对微观组织的影响,构建了3D失稳图和3D功率耗散图来评估热加工性能,获得了最优的热加工区间。结合DRX程度以及DRX晶粒平均尺寸进一步优化了热加工区间,优化后的变形温度为1017~1065℃、应变速率0.001~0.005 s^(-1),以及热变形温度为1087~1160℃、应变速率0.017~0.115 s^(-1)。同时,利用电子背散射衍射技术表征了材料的微观结构。结果表明:材料的组织对应变速率较为敏感,DRX体积分数与应变速率成反比。不连续动态再结晶(DDRX)是GH4698合金的主要变形机制。具体为:低应变速率下主要是DDRX,中应变速率下主要是连续动态再结晶(CDRX),高应变速率下是CDRX+DDRX;低温时DRX的机制为CDRX+DDRX,高温时DRX的机制主要为DDRX。

关键词： GH4698 热加工图微观组织动态再结晶

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大推力液氧甲烷火箭发动机技术研究进展

航空学报 2024年第11期45卷 1-13,I0002页

作者：谭永华航天推进技术研究院西安710100

液氧甲烷具有来源丰富、冷却性能好、燃烧温度低、不易结焦和积炭等优势,在可重复使用发动机上具有广阔的应用前景,从而使得高性能大推力液氧甲烷火箭发动机成为未来深空探测等重大航天任务的热点研究方向。通过计算对比分析了以液氧甲... 详细信息

液氧甲烷具有来源丰富、冷却性能好、燃烧温度低、不易结焦和积炭等优势,在可重复使用发动机上具有广阔的应用前景,从而使得高性能大推力液氧甲烷火箭发动机成为未来深空探测等重大航天任务的热点研究方向。通过计算对比分析了以液氧甲烷、液氧煤油和液氧液氢为推进剂的3种发动机性能参数的优劣性,结果表明大推力液氧甲烷火箭发动机在可重复使用一级主动力发动机上具有优势。总结了国内外大推力液氧甲烷火箭发动机的研制历程,论述了大推力液氧甲烷火箭发动机研制所涉及到的六大关键技术和中国在各项技术上的研制进展,相应地提出了中国发展大推力液氧甲烷火箭发动机亟待解决的主要问题,展望了未来中国可重复使用大推力液氧甲烷火箭发动机实现工程应用的前景。

关键词：液氧甲烷火箭发动机大推力高性能可重复使用深空探测

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航天器自组网技术实践与展望

航空学报 2024年第5期45卷 117-127页

作者：苏继东徐伟琳翟盛华王伟何亚婷中国空间技术研究院西安分院载荷总体部西安710100 中国空间技术研究院西安分院空间通信与导航技术研究所西安710100 中国空间技术研究院西安分院空间天线技术研究所西安710100

空间自组网技术的研究对提升航天器编队空间拓扑适应能力、星间链路可靠性和卫星网络故障容错能力具有重要的意义。随着航天任务对星群规模和多星协同能力的要求越来越高,科研工作者对航天器自组网技术进行了深入研究,并取得了显著成果... 详细信息

空间自组网技术的研究对提升航天器编队空间拓扑适应能力、星间链路可靠性和卫星网络故障容错能力具有重要的意义。随着航天任务对星群规模和多星协同能力的要求越来越高,科研工作者对航天器自组网技术进行了深入研究,并取得了显著成果。主要梳理了航天器组网任务的拓扑构型、链路特点、轨道构型,分析了航天器组网的特点与发展趋势。同时介绍了应用于航天器自组网领域的基于节点拓扑规划的时频同步测量技术、网络多域信息主动认知的组网路由技术、基于相控阵捷变波束指向的自组网通信技术等。最后,思考总结了一些开放性问题及其发展趋势,可为后续从事该方面的研究人员提供参考和借鉴。

关键词：空间自组网拓扑规划时间同步测量多域信息认知捷变波束控制

水量热法^(60)Coγ射线水吸收剂量的绝对测量

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核技术 2024年第7期47卷 25-31页

作者：杨乾范杰许诗朦中国测试技术研究院成都610021

目前国内大多数放射治疗剂量只能溯源到^(60)Co γ射线空气比释动能,与溯源至空气比释动能相比,将放射治疗剂量直接溯源至水吸收剂量的不确定度要小很多。为了解决^(60)Co γ射线水吸收剂量量值溯源与传递问题,进一步提升^(60)Co γ射... 详细信息

目前国内大多数放射治疗剂量只能溯源到^(60)Co γ射线空气比释动能,与溯源至空气比释动能相比,将放射治疗剂量直接溯源至水吸收剂量的不确定度要小很多。为了解决^(60)Co γ射线水吸收剂量量值溯源与传递问题,进一步提升^(60)Co γ射线水吸收剂量的量值溯源与传递能力,中国测试技术研究院(National Institute of Measurement and Testing Technology,NIMTT)采用水量热法建立了^(60)Co γ射线水吸收剂量绝对测量装置,实现了水吸收剂量的绝对测量,复现了^(60)Co γ射线水吸收剂量,其量值复现的相对标准不确定度为0.45%。为了进一步验证^(60)Co γ射线水吸收剂量复现结果的准确性与一致性,将NIMTT实验室与加拿大国家研究委员会(National Research Council,NRC)实验室的复现结果进行了实验室之间的比对,结果在相对标准不确定度0.71%以内呈现一致性,归一化误差En值为-0.45。表明NIMTT具有^(60)Co γ射线水吸收剂量量值溯源与传递的能力,本研究结果也为^(60)Co γ射线吸收剂量的绝对测量提供了参考。

关键词：水量热法水吸收剂量电离辐射绝对测量

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准二维钙钛矿中结晶调控与低阈值微纳激光器

材料导报 2024年第12期38卷 22-26页

作者：高华兴张红旗李璇中国空间技术研究院北京100094

准二维(Q-2D)钙钛矿由于大的激子结合能和量子限域作用,是一种可以应用于光电器件构筑的有前途的材料。然而,Q-2D钙钛矿是具有丰富晶界和界面的多相结构,在能量传递过程中导致非辐射损耗。本工作通过操纵不同n相的结晶动力学过程,实现了... 详细信息

准二维(Q-2D)钙钛矿由于大的激子结合能和量子限域作用,是一种可以应用于光电器件构筑的有前途的材料。然而,Q-2D钙钛矿是具有丰富晶界和界面的多相结构,在能量传递过程中导致非辐射损耗。本工作通过操纵不同n相的结晶动力学过程,实现了Q-2D钙钛矿中更高效的能量传递。通过在Q-2D钙钛矿前驱体中引入钠离子来实现对Q-2D钙钛矿成核和生长过程的操控。研究表明,钠离子的掺入促进高n相的成核,使不同n相在空间上更均匀地分布,寿命的表征证实该操作促进了能量的转移。得益于这种高效的能量传递过程,与普通薄膜体系的光放大阈值(23.3μJ·cm^(-2))相比,掺杂薄膜的光放大阈值降低至14.3μJ·cm^(-2)。该研究提供了一种有效的优化Q-2D钙钛矿光子学性能的新方法,从而进一步拓宽Q-2D钙钛矿的光子学应用范围。

关键词：准二维钙钛矿 Na+掺杂结晶调控能量传递微纳激光器

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针栓式变推力固体火箭发动机中针栓所受载荷

航空动力学报 2024年第7期39卷 263-273页

作者：武婷文王健儒白彦军张璞西安航天动力技术研究所西安710025 航天动力技术研究院西安710025

为研究不同因素对针栓式变推力固体火箭发动机内流场流动特性、发动机性能参数及针栓所受载荷的影响,探究其控制性能,采用数值仿真的方法,对不同针栓型面及针栓尾部凹槽设计下的喷管内流场进行计算研究.结果表明:针栓式变推力固体火箭... 详细信息

为研究不同因素对针栓式变推力固体火箭发动机内流场流动特性、发动机性能参数及针栓所受载荷的影响,探究其控制性能,采用数值仿真的方法,对不同针栓型面及针栓尾部凹槽设计下的喷管内流场进行计算研究.结果表明:针栓式变推力固体火箭发动机的推力调节范围很大,针栓受力变化也大;针栓型面的改变对针栓载荷无显著影响,最大载荷下降28%;针栓尾部凹槽的设计可以在较大程度上平衡针栓载荷,最大载荷下降56%;针栓阀体导流槽的设计对于针栓所受载荷的降低有显著作用,最大载荷下降91%,大大增强了针栓式变推力固体火箭发动机的控制性能.

关键词：针栓固体火箭发动机载荷分析针栓型面凹槽平衡导流槽设计