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前混合水射流喷丸覆盖率计算及对渗碳钢表面完整性的影响研究

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机械工程学报 2024年第3期60卷 393-404页

作者：马泳涛孙宁王俊龙李春凡卢春生张彬刘兰荣郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 科廷大学珀斯澳大利亚6845

为了探究渗碳钢试样表面喷丸处理后覆盖率数值及其影响,从覆盖率的理论计算出发,分析了单颗粒的接触尺寸,并通过试验对理论结果进行了验证。为了获取试件表面覆盖率对残余应力、形貌及粗糙度的影响,在专用前混合射流装备平台上,对18Cr N... 详细信息

为了探究渗碳钢试样表面喷丸处理后覆盖率数值及其影响,从覆盖率的理论计算出发,分析了单颗粒的接触尺寸,并通过试验对理论结果进行了验证。为了获取试件表面覆盖率对残余应力、形貌及粗糙度的影响,在专用前混合射流装备平台上,对18Cr Ni Mo7-6渗碳钢试样进行不同覆盖率的表面喷丸强化。结果表明,当覆盖率从2 500%增加至25 000%时,表面粗糙度略有波动但总体呈现出上升的趋势,表层最大残余应力值逐渐增大。覆盖率提升对残余应力层的深度影响不明显,只在较高能量冲击下略有增加,变化量在30μm左右,但过高的覆盖率会使试样表面残余压应力值降低。因此兼顾表面粗糙度及残余应力两种因素,对于该渗碳钢的表层强化应保持其覆盖率在2 500%~10 000%范围内最佳。

关键词：前混合射流渗碳钢覆盖率残余应力粗糙度

地聚物超高性能混凝土复合板抗接触爆炸试验与数值模拟

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 103-119页

作者：曾浩袁鹏程杨婷徐慎春吴成清广州大学工程抗震研究中心广东广州510006 悉尼科技大学土木与环境工程学院澳大利亚悉尼NSW2007

为提升工程结构的抗爆安全性,同时降低水泥基超高性能混凝土高水泥用量对环境的不利影响,提出了一种基于地聚物超高性能混凝土的新型复合板,通过现场爆炸试验和数值模拟研究了该复合板在接触爆炸荷载作用下的动态响应与破坏机理。共测试... 详细信息

为提升工程结构的抗爆安全性,同时降低水泥基超高性能混凝土高水泥用量对环境的不利影响,提出了一种基于地聚物超高性能混凝土的新型复合板,通过现场爆炸试验和数值模拟研究了该复合板在接触爆炸荷载作用下的动态响应与破坏机理。共测试了1块普通混凝土板和3块地聚物超高性能混凝土复合板,其中地聚物超高性能混凝土复合板由地聚物超高性能混凝土、钢丝网和吸能层制备而成。研究结果表明:采用地聚物超高性能混凝土代替普通混凝土能够有效提升混凝土板的抗爆性能;吸能层材料的高可压缩性和低抗剪强度是造成冲切破坏的主要原因;随着聚氨酯泡沫板层数的增加,复合板的爆坑深度增加,板底跨中位移增大;对复合板进行抗爆设计时,必须考虑吸能泡沫材料的可压缩性及其与地聚物超高性能混凝土之间的波阻抗匹配问题,才能有效提升复合板的抗爆性能。

关键词：地聚物超高性能混凝土吸能泡沫材料接触爆炸抗爆性能

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蒸养条件下机制砂混凝土的力学性能及干缩性能

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1886-1897页

作者：刘穗虎曾晓辉唐卓谢友均龙广成周俊良马刚中南大学土木工程学院湖南长沙410075 悉尼科技大学土木与环境工程学院绿色科技中心澳大利亚悉尼2007

为推动机制砂在预制混凝土构件中的应用,实现机制砂在建筑行业的更广阔应用,进而有效减缓天然砂资源短缺的问题,通过混凝土抗压强度、动弹性模量和干燥收缩试验等宏观性能测试和扫描电镜测试、压汞测试及显微硬度测试等微观测试方法,探... 详细信息

为推动机制砂在预制混凝土构件中的应用,实现机制砂在建筑行业的更广阔应用,进而有效减缓天然砂资源短缺的问题,通过混凝土抗压强度、动弹性模量和干燥收缩试验等宏观性能测试和扫描电镜测试、压汞测试及显微硬度测试等微观测试方法,探讨养护条件和砂型对混凝土力学性能及干缩性能的影响规律及相应机理。试验结果表明:无论采用河砂还是机制砂,蒸养混凝土相较标养混凝土具有更高的早期力学性能和更低的干燥收缩,但高温导致水化产物分布不均,阻碍了后续的水化反应,使其后期力学性能出现不同程度的劣化。结合微观测试结果可知,孔径粗化、界面过渡区间隙增大和水化产物结构疏松是造成蒸养混凝土后期性能劣化的主要原因,但采用机制砂替代河砂能有效减弱蒸养热伤损效应产生的劣化影响。此外,蒸养机制砂混凝土相较蒸养河砂混凝土具有更高的力学性能和更优的微观结构,具体表现为:蒸养机制砂混凝土孔结构更加细化,界面过渡区间隙更小,同时基体显微硬度均值更高,整体密实度更高。但小于50 nm毛细孔增加将导致蒸养机制砂混凝土干缩变形增大。基于GL 2000收缩模型,通过引入考虑机制砂的影响因子,建立了蒸养机制砂混凝土干燥收缩预测模型,可较准确且有效地进行蒸养机制砂混凝土的干燥收缩预测。

关键词：机制砂蒸养混凝土力学性能干缩变形收缩预测模型

AP2铝硅合金超疏水表面的制备和耐腐蚀性研究

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表面技术 2024年第8期53卷 191-201,219页

作者：焦一帆王守仁王高琦张明远济南大学机械工程学院济南250022

目的针对AP2铝硅合金中相组织结构种类较为丰富的特点,通过化学刻蚀的方法,构建出层次丰富、耐腐蚀性强的超疏水表面结构。方法由于在不同刻蚀溶液中,所构建出的表面润湿性存在较大差距。因此采用正交设计的方法设计试验,找到最适宜的... 详细信息

目的针对AP2铝硅合金中相组织结构种类较为丰富的特点,通过化学刻蚀的方法,构建出层次丰富、耐腐蚀性强的超疏水表面结构。方法由于在不同刻蚀溶液中,所构建出的表面润湿性存在较大差距。因此采用正交设计的方法设计试验,找到最适宜的刻蚀浓度和反应时间。由于AP2铝硅合金中含量最多的Al与Si元素之间的固溶度低,NaOH溶液可以对主体α-Al相进行刻蚀,HCl溶液可以腐蚀Al、Cu、Mg、Si等元素形成的金属间相(IMPs)和共晶硅相,采用先碱后酸的刻蚀方法相比使用单一的刻蚀溶液推测能形成更丰富的触突结构。结果在0.25 mol/L NaOH溶液和9 mol/L HCl溶液中分别刻蚀60 s,在2%(质量分数)十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)溶液表面改性的条件下,成功构建出了表面接触角为157°,滚动角为5.64°的超疏水表面。表面腐蚀电位由抛光后的−1.282 V提高到了超疏水表面制备完成后的–1.228 V,腐蚀速率由抛光后的1.07×10^(–4)A/cm^(2)降低到7.44×10^(–5)A/cm^(2),耐腐蚀性显著提高。结论制备的超疏水表面的耐腐蚀性有显著提高,为亚共晶铝硅合金材料在超疏水方向的应用提供了一定的参考。

关键词：铝硅合金先碱后酸超疏水化学刻蚀耐腐蚀

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新型电力系统主动构网机理与技术路径

中国电机工程学报 2024年第2期44卷 504-516,I0006页

作者：王祺张泽轲郭杰帅余鹏马进郭一甫赵慕欣李世翔山西大学电力学院山西省太原市030006 悉尼大学电气与信息学院澳大利亚悉尼NSW2006

随着新一代“双高”电力系统的发展,新能源并网变换系统逐渐由随网型向构网型演变,当新能源机组集群运行时,并网情况将更加复杂。变换器的构网能力需亟待研究,同时也是电力能源转型需承担的重要使命。该文立足并网系统内外形态的全局性... 详细信息

随着新一代“双高”电力系统的发展,新能源并网变换系统逐渐由随网型向构网型演变,当新能源机组集群运行时,并网情况将更加复杂。变换器的构网能力需亟待研究,同时也是电力能源转型需承担的重要使命。该文立足并网系统内外形态的全局性和传统并网变换系统性能分析的局限性,对并网变换器的主动构网支撑机理进行再揭示。首先,对虚拟同步技术与构网机理进行简要评述;其次,就集群并网系统的建模问题、多机集群并网运行时的耦合交互问题、支撑构网能力的储能配置和运行边界等3个关键技术问题,进行深入研究;最后,针对上述3个关键技术问题,进行技术路径探索和研判。该文的思路为形成适用于未来新能源集群并网运行的系统化理论和实用化方法奠定一定基础。

关键词：新能源并网构网能力集群运行惯量支撑一次调频

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基于数字图像相关方法的亚像素位移迭代算法性能

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光学学报 2024年第3期44卷 129-146页

作者：孟祥印徐启航肖世德李杨赵斌李光辉西南交通大学机械工程学院四川成都610031

在对图像位移进行测量时,不同亚像素位移迭代算法的性能不同,将反向组合对角近似算法和反向组合Dog-Leg算法用于数字图像相关法并进行位移测量,同时对反向组合Levenberg-Marquardt算法的参数更新策略进行简化,以反向组合高斯牛顿(IC-GN... 详细信息

在对图像位移进行测量时,不同亚像素位移迭代算法的性能不同,将反向组合对角近似算法和反向组合Dog-Leg算法用于数字图像相关法并进行位移测量,同时对反向组合Levenberg-Marquardt算法的参数更新策略进行简化,以反向组合高斯牛顿(IC-GN)法作为对比,通过模拟散斑图像和真实散斑图像的压缩变形实验,对3种算法的性能进行对比,并进行相应的评估。实验结果表明:在模拟散斑实验中,各个算法在收敛速度、收敛频率和计算速度上各有不同;在真实实验下,小变形实验得到与IC-GN法相似的精度,大变形实验得到的收敛半径更大。

关键词：测量数字图像相关法亚像素位移反向组合对角近似算法反向组合Levenberg-Marquardt算法反向组合Dog-Leg算法

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基于皮秒激光的石墨表面亚微结构加工方法

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 312-320页

作者：何娟曹杰钱伟霍坤安春桥戴峰泽江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此,... 详细信息

低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此,提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明,经激光加工后,具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控,同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点,为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。

关键词：皮秒激光抗反射表面浸润性氧化石墨烯

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锂离子电池安全改性策略研究进展

储能科学与技术 2024年

作者：张文婧肖伟伊亚辉钱利勤长江大学机械工程学院

锂离子电池具有高比能、长循环寿命、高功率和低环境污染等优点，在新能源汽车、航空以及储能等领域运用广泛。然而，随着锂离子电池能量密度的提升，电池的安全问题也愈发严重，引起人们的广泛关注。因此，为了缓解锂离子电池的热失控... 详细信息

锂离子电池具有高比能、长循环寿命、高功率和低环境污染等优点，在新能源汽车、航空以及储能等领域运用广泛。然而，随着锂离子电池能量密度的提升，电池的安全问题也愈发严重，引起人们的广泛关注。因此，为了缓解锂离子电池的热失控，提高安全性，研究人员从不同方面提出缓解策略。本文回顾了近年来锂离子电池热失控机理以及从电池材料层面出发进行优化改进以减缓热失控程度的相关文章，首先综述了热失控触发的潜在机制以及不同阶段的反应，包括固体电解质分解、负极和电解质反应、电解质分解及正负极间氧化还原反应等，进而产生大量热以及可燃性气体。其次，基于热失控触发机理，总结了材料层面的改进措施和存在缺陷，如使用复合集流体、添加阻燃剂或自毁剂、使用高安全电解液和多功能性隔膜等，同时也概述了研发高安全电池存在的一些阻碍，如提高安全性的同时会伴随电性能降低等。目的是更好的理解锂离子电池热失控触发机理和提高电池安全的策略，为未来研究人员设计出安全性更高的锂离子电池提供方向，促进锂离子电池发展。

关键词：锂离子电池热失控机制电池材料热安全

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多折角梯形台面折纸夹层结构的冲击防护性能

爆炸与冲击 2024年第4期44卷 34-46页

作者：何远鹏王凌峰杨秋松李哲健郝洪陈文苏广州大学工程抗震研究中心广东广州510006 广东省地震工程与应用技术重点实验室广东广州510006 科廷大学土木与机械工程学院基础设施监测与防护研究中心澳大利亚珀斯

多折角梯形台面折纸(truncated square pyramid,TSP)作为新型折叠结构,具有良好的抗冲击、能量吸收特性并具有模块化易加工的特点。基于此结构模块化形成了单层以及多层夹层板,利用空气炮试验装置研究了背板无支撑的夹层结构以及覆层结... 详细信息

多折角梯形台面折纸(truncated square pyramid,TSP)作为新型折叠结构,具有良好的抗冲击、能量吸收特性并具有模块化易加工的特点。基于此结构模块化形成了单层以及多层夹层板,利用空气炮试验装置研究了背板无支撑的夹层结构以及覆层结构,在不同冲击工况、边界条件下结构的冲击防护性能以及吸能特性。通过测量、对比单层夹层结构的位移时程及冲击后的失效模式,对抗冲击性能进行了评估。利用装于背板的多点压力传感器装置,测量冲击作用下覆层结构对背板不同位置的传递力时程,研究不同工况下的缓冲性能。对于背板无支撑夹层工况,背板的残余位移随冲击速度的增大而增大。对于覆层工况,双层覆层有较好的能量吸收和抗冲击性能,相比于单层表现出更充分的芯层利用率。此外,冲击位置通过改变模块单元的变形模式对覆层结构动态响应产生显著影响,尤其影响传递力峰值和峰值出现时间。研究结果可为TSP防护结构的工程设计和应用提供参考。

关键词：折叠结构覆层结构空气炮冲击动态响应抗冲击性能