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MgH_2脱氢动力学的表面缺陷效应研究

人工晶体学报 2013年第11期42卷 2425-2431页

作者：张健华熳煜龙春光周惦武工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室长沙410004 能源高效清洁利用湖南省高校重点实验长沙410004 工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410004 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了完整、含Mg原子空位及Pd原子掺杂三种MgH2(110)表面的氢脱附行为及其动力学,并从电子结构角度给出了表面空位/掺杂两类缺陷对其脱氢动力学的影响机制。结果显示:MgH2(110)表面六重配位... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了完整、含Mg原子空位及Pd原子掺杂三种MgH2(110)表面的氢脱附行为及其动力学,并从电子结构角度给出了表面空位/掺杂两类缺陷对其脱氢动力学的影响机制。结果显示:MgH2(110)表面六重配位的Mg原子位置是形成Mg空位或Pd掺杂的优先位置;相对于完整表面而言,Mg空位或Pd掺杂均极大地降低了MgH2(110)表面的氢脱附能垒,在一定程度上解释了MgH2纳米结构调制与催化掺杂可明显改善体系脱氢动力学的实验现象;电子结构分析发现,表面空位/掺杂缺陷的存在致使MgH2表面在费米能级附近能隙变窄、低能级区成键电子数减少,进而导致近表面的原子层稳定性降低,从而使得表面Mg-H间相互作用减弱。

关键词： MgH2 表面脱氢动力学能垒电子结构

基于MOPSO算法的自感式棒位探测器端部补偿多目标优化设计

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核动力工程 2025年

作者：张艺璇唐健凯罗凌雁吴昊唐源王益明徐奇伟重庆大学输变电装备技术全国重点实验室中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室

自感式棒位探测器利用探测线圈电感随驱动杆位移的变化特性实现连续棒位测量，但实际探测线圈端部磁场的非均匀分布致使探测器端部的输出信号表现为非线性，降低了端部位置的测量精度。为此，本文提出一种在探测线圈两端绕制阶梯型补偿... 详细信息

自感式棒位探测器利用探测线圈电感随驱动杆位移的变化特性实现连续棒位测量，但实际探测线圈端部磁场的非均匀分布致使探测器端部的输出信号表现为非线性，降低了端部位置的测量精度。为此，本文提出一种在探测线圈两端绕制阶梯型补偿线圈的多目标优化设计方法：(1)建立端部补偿线圈电感数学模型；(2)采用多目标粒子群优化（MOPSO）算法对补偿线圈结构进行多目标优化；(3)利用熵权法和模糊综合评价法对多个优化目标客观赋权并进行综合评价，选取一组折中最优设计方案，从而快速有效地确定补偿线圈的最优结构参数。通过有限元仿真对比补偿前后结果，发现经过端部补偿后，不仅电感灵敏度提高了28.6%，最大线性拟合误差也降低了45.8%；最后，进行样机实验，结果显示端部补偿后的探测线圈电感灵敏度为0.18 mH/10 mm，最大线性拟合误差小于0.18 mH，可实现10 mm的测量精度，验证了端部补偿线圈多目标优化设计方案的有效性。本文为其在模块化小型反应堆中的应用提供了优化设计理论基础。

关键词：反应堆自感式棒位探测器端部补偿多目标粒子群优化(MOPSO) 多目标优化

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往复流散热方式的锂离子电池热管理

汽车工程 2014年第12期36卷 1449-1454页

作者：梁波欧阳陈志刘燕平毛聪唐思绮江清柏长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114 长沙理工大学工程车辆轻量化技术与可靠性技术湖南省高校重点实验室长沙410114 中南大学冶金与环境学院长沙410083

为解决电池模块内部单体电池间的温度不均匀性而影响电池的使用性能和寿命的问题,本文中采用了一种往复流冷却方式,使冷却空气流动方向周期性逆转,以降低单向流空气冷却方式时单体电池沿空气流方向的温度梯度。结果表明,采用往复流冷却... 详细信息

为解决电池模块内部单体电池间的温度不均匀性而影响电池的使用性能和寿命的问题,本文中采用了一种往复流冷却方式,使冷却空气流动方向周期性逆转,以降低单向流空气冷却方式时单体电池沿空气流方向的温度梯度。结果表明,采用往复流冷却方式后,在1C和13.33C放电倍率下,电池温度均匀性分别提高了12.1%和62.4%,电池模块的使用性能和安全性得到改善,电池使用寿命得以提高。同时,文中还利用计算流体动力学虚拟试验与正交优化相结合,对影响往复流散热性能的往复流入口的速度与温度和往复周期3个参数进行了优化,并揭示了它们对电池最高温度和温差的影响规律。

关键词：锂离子电池热管理温度差往复流正交优化仿真

汽车正面碰撞中后排不同坐姿乘员损伤生物力学分析

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汽车安全与节能学报 2023年第6期14卷 688-697页

作者：武和全周惠来李羿辉胡林长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114

为了研究后排乘员不同坐姿的正面碰撞损伤生物力学特征,采用有限元仿真分析的研究方法,对THUMS AM50乘员在50 km/h正面碰撞时标准坐姿、左倾15°以及右倾15°这3种坐姿下的损伤生物力学进行了分析。并针对左倾15°坐姿,使用3+2点式安全... 详细信息

为了研究后排乘员不同坐姿的正面碰撞损伤生物力学特征,采用有限元仿真分析的研究方法,对THUMS AM50乘员在50 km/h正面碰撞时标准坐姿、左倾15°以及右倾15°这3种坐姿下的损伤生物力学进行了分析。并针对左倾15°坐姿,使用3+2点式安全带以及后排正向安全气囊对乘员进行了碰撞保护策略研究。结果表明:乘员左倾15°坐姿损伤最为严重,为此使用3+2点式安全带能有效减轻乘员头部损伤;使用后排正向安全气囊很大程度上对乘员头部以及胸部起到保护作用,并且对左右倾斜坐姿的乘员也具有好的保护效果。未来需要加强对后排乘员的保护研究,以适应不同的碰撞工况以及复杂多变的乘员坐姿。

关键词：后排乘员正面碰撞乘员坐姿损伤生物力学

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半主动三附气室空气弹簧吸振器特性分析

机械工程学报 2024年第17期60卷 194-207页

作者：陈耿彪刘志文尹来容易继军张拓长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114

为了克服被动吸振器吸振带宽窄的局限性,利用空气弹簧的变容积-变刚度特性,采用“复合频响曲线”法的半主动控制策略,设计出一种三附加气室空气弹簧吸振器。建立无源式三附加气室空气弹簧的非线性模型,通过线性化得到空气弹簧的系统传... 详细信息

为了克服被动吸振器吸振带宽窄的局限性,利用空气弹簧的变容积-变刚度特性,采用“复合频响曲线”法的半主动控制策略,设计出一种三附加气室空气弹簧吸振器。建立无源式三附加气室空气弹簧的非线性模型,通过线性化得到空气弹簧的系统传递函数,导出空气弹簧固有频率的解析表达。基于非线性空气弹簧模型,建立了有源式空气弹簧的开环和闭环(PI控制)气动伺服模型,并经过仿真观测了其变容积-变刚度特性。实验采用FFT算法获得激励频率的估计值,基于零极点匹配法设计出无限脉冲响应(Infinite impulse response,IIR)滤波器补偿网络以校正速度传感器带宽,验证了有源式三附加气室空气弹簧的吸振特性。实验结果表明,在有源环境下,通过实时改变附加气室的工作个数,实现了空气弹簧的固有频率有级可调,并跟随激励频率,拓展工作频带,被控对象在1~10 Hz内的共振被有效消除。

关键词：空气弹簧吸振器附加气室半主动控制复合频响曲线法零极点匹配法

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基于微量润滑磨削的双喷口喷嘴雾化仿真分析

中国机械工程 2015年第19期26卷 2640-2645页

作者：毛聪周鑫谭杨孙小丽长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114

为了减小磨削时砂轮表面气障层的影响,提高磨削液润滑和冷却的效果,设计了一种双喷口结构的喷嘴。分析了微量润滑雾化机理,采用二级雾化理论建立了雾化数学模型,对双喷口喷嘴的雾化过程进行了仿真分析,并对仿真结果进行了验证。研究结... 详细信息

为了减小磨削时砂轮表面气障层的影响,提高磨削液润滑和冷却的效果,设计了一种双喷口结构的喷嘴。分析了微量润滑雾化机理,采用二级雾化理论建立了雾化数学模型,对双喷口喷嘴的雾化过程进行了仿真分析,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明:双喷口喷嘴能有效减小雾滴直径,提高磨削液的雾化效果;辅助喷口雾滴可以扰乱砂轮表面的空气环流,减小气障层对主喷口雾滴流向的影响,促使主喷口喷出的雾滴能顺利进入磨削区。

关键词：喷嘴雾化数值仿真微量润滑磨削

CrAlN硬质刀具涂层的相结构稳定性及其热分解机制

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中国有色金属学报 2016年第1期26卷 88-95页

作者：张健汤旺毛聪唐昆余小峰龙春光彭平长沙理工大学工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室长沙410114 长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114 湖南大学材料与科学工程学院长沙410082

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从理论上系统研究不同Al固溶浓度x(x=0~1)下面心立方(FCC)结构Cr1-xAlxN硬质刀具涂层的微观几何构型、相结构稳定性及其热分解机制,并从电子结构角度对其稳定性起源进行分析。结果表明:随着A... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从理论上系统研究不同Al固溶浓度x(x=0~1)下面心立方(FCC)结构Cr1-xAlxN硬质刀具涂层的微观几何构型、相结构稳定性及其热分解机制,并从电子结构角度对其稳定性起源进行分析。结果表明:随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN晶胞逐渐收缩,而其晶格畸变程度却先增大后减小,且当Al浓度x为0.5~0.75时,FCC-Cr1-xAlxN晶格畸变较为严重,为析出密排六方(HCP)结构的Al N化合物提供源动力;随着Al固溶浓度增大,FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性逐渐降低,且其极易按FCC-Cr1-xAlxN→(FCC-Cr N)+(HCP-Al N)→(HCP-Cr2N)+N2+(HCP-Al N)的路径进行分解,计算结果与实验保持一致;Al固溶致使FCC-Cr1-xAlxN相结构稳定性降低的内在原因在于Cr1-xAlxN晶胞中Cr—N共价键作用随Al固溶度的增大而逐渐减弱。

关键词： CrAlN 硬质刀具涂层相结构稳定性热分解机制第一性原理计算

CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割机理

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中国机械工程 2015年第12期26卷 1645-1651页

作者：毛聪孙小丽卢继张健长沙理工大学长沙410114 工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114

采用电火花线切割方法对CBN-WC-10Co刀具材料进行了线切割加工实验,利用带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM)观察了切割试件截面和表面的显微形貌并进行了成分分析。从微观角度分别研究了CBN颗粒和硬质合金基体的材料去除机理,分析了CBN-WC... 详细信息

采用电火花线切割方法对CBN-WC-10Co刀具材料进行了线切割加工实验,利用带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM)观察了切割试件截面和表面的显微形貌并进行了成分分析。从微观角度分别研究了CBN颗粒和硬质合金基体的材料去除机理,分析了CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割热损伤情况。研究结果表明:CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割材料去除机理主要是通过放电通道产生的高温使材料局部区域熔化或者气化,在放电爆炸力作用下被抛出熔池,同时放电爆炸力使部分CBN颗粒直接从硬质合金基体脱落,形成凹坑;黏结剂金属钴因其导电性好、熔点和沸点低而容易被过量去除,导致WC颗粒因失去支撑结构而从表层脱落,且放电通道内产生的爆炸冲击波也会造成WC边缘局部碎裂。

关键词： CBN-WC-10Co 刀具材料电火花线切割材料蚀除机理热损伤

基于概率-概率盒混合模型的气囊座椅防护特性可靠性分析方法

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机械工程学报 2022年第24期58卷 324-333页

作者：刘鑫何泽波周振华胡林长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对不确定因素对载人空降气囊座椅防护性能的影响,提出一种基于概率-概率盒混合模型的气囊座椅防护特性可靠性分析方法。研制空降乘员气囊座椅,并建立相应的“假人-座椅”数值分析模型,通过开展装备落地碰撞试验对数值模型进行试验验证... 详细信息

针对不确定因素对载人空降气囊座椅防护性能的影响,提出一种基于概率-概率盒混合模型的气囊座椅防护特性可靠性分析方法。研制空降乘员气囊座椅,并建立相应的“假人-座椅”数值分析模型,通过开展装备落地碰撞试验对数值模型进行试验验证;然后,根据可靠性问题中的混合不确定性变量,在概率-概率盒混合模型基础上构建适用于气囊座椅防护特性的可靠性分析模型,并借助等概率变换和不确定性变量的区间分析将原始的双层嵌套的优化问题转化成单层优化问题,实现循环嵌套优化问题的解耦,从而提高可靠性指标的求解效率;最后,采用近似模型技术和隔代映射遗传算法完成对可靠性指标的高效求解。结果表明,该方法能有效对气囊座椅的防护特性进行可靠性评估,在装备空降技术领域具有一定的实际工程意义。

关键词：气囊座椅载人空降混合模型可靠性分析