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考虑晶粒尺寸效应的梯度NiTi合金拉伸断裂行为模拟

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力学学报 2025年

作者：陈翔黄正雄禄盛重庆邮电大学先进制造工程学院重庆大学机械传动国家重点实验室西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注，被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一。梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法，通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布，能够进一步提升NiT... 详细信息

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注，被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一。梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法，通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布，能够进一步提升NiTi合金的性能。本文通过考虑晶粒尺寸效应的晶体塑性理论模型和cohesive单元，并根据晶粒分布函构建了梯度有限元模型，模拟了匀晶和梯度多晶NiTi在单轴和紧凑拉伸断裂过程中的力学行为，讨论了晶粒尺寸、取向、不同应变速率和不同梯度结构对多晶NiTi的强度与延展性的影响特征，并分析其宏-微观力学规律。研究结果表明，晶粒尺寸对NiTi多晶材料的断裂行为有显著影响：晶粒尺寸越小，多晶体抵抗裂纹萌生的能力越强，晶粒尺寸越大，多晶体阻碍裂纹扩展的能力越强；NiTi多晶的断裂行为呈现出明显的取向相关性，其中{110}织构在三种典型取向中展现出最佳的抗断裂性能；高应变速率提升屈服强度但降低延展性，低应变速率则展现均匀应力分布和优异塑性变形能力；梯度多晶结构在NiTi合金材料的强度与延展性之间起到协调作用，细晶结构分布在多晶体的两端，能够承受较高的应力并有效抑制裂纹的产生，粗晶结构则分布于多晶体的中间，通过提供曲折的晶界形态来阻碍裂纹的扩展。

关键词： NiTi合金尺寸效应梯度多晶裂纹扩展

核反应堆堆芯物理分析技术自主化研究及在商用压水堆中的应用

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中国科学:技术科学 2025年

作者：吴宏春冯昊祖铁军肖喆文瞿平万承辉黄义涵马宇图汤勇强西安交通大学核科学与技术学院重庆建安仪器有限责任公司

核反应堆是核能应用的核心装置,核反应堆堆芯物理分析是核反应堆设计和运维的核心技术.但长期以来,我国核反应堆堆芯物理分析软件主要依赖进口,在核能技术全面自主化的进程中,核反应堆物理分析软件自主化已成为亟需解决的重大课题.本文... 详细信息

核反应堆是核能应用的核心装置,核反应堆堆芯物理分析是核反应堆设计和运维的核心技术.但长期以来,我国核反应堆堆芯物理分析软件主要依赖进口,在核能技术全面自主化的进程中,核反应堆物理分析软件自主化已成为亟需解决的重大课题.本文介绍了从源头评价核数据库、到应用核数据库制作、再到堆芯物理分析的全过程自主化研究成果,并在我国现役的华龙一号、M310及其改进型、VVER1000等代表性压水堆堆芯分析中实现了工业应用.应用结果表明:基于国产评价核数据库CENDL-3.2、国产核数据处理软件NECP-Atlas和国产压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C,对我国各种型号的压水堆堆芯关键安全参数的计算值与实测值之间的误差均满足工程应用需求,为核反应堆堆芯物理分析技术全过程国产化替代奠定了基础.

关键词：评价核数据库热散射律核数据库制作堆芯物理分析

双金属负载氧化铝固体酸催化CO2有机胺富液解吸性能

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低碳化学与化工 2025年

作者：邱微宁一睿赵澍张毅然李珂黄震林赫上海交通大学智慧能源创新学院中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海交通大学机械与动力工程学院

有机胺溶液吸收法是一种前景广阔的CO2捕集技术，但高再生能耗导致该方法的成本较高。开发高催化活性和稳定性的固体酸催化剂是降低有机胺溶液再生能耗的重要途径。以γ-Al2O3为载体，采用浸渍法制备了一系列双金属负载氧化铝固体酸催化... 详细信息

有机胺溶液吸收法是一种前景广阔的CO2捕集技术，但高再生能耗导致该方法的成本较高。开发高催化活性和稳定性的固体酸催化剂是降低有机胺溶液再生能耗的重要途径。以γ-Al2O3为载体，采用浸渍法制备了一系列双金属负载氧化铝固体酸催化剂ZrM/γ-Al2O3（M=Ni、Fe、Ce或Cu,Zr和M质量分数均为10%），并对其在富CO2单乙醇胺溶液（MEA富液）中的催化解吸性能和作用机理等进行了研究。结果表明，在解吸温度为91℃、搅拌速率为500 r/min和MEA富液CO2负载量为0.5 mol/mol的条件下，ZrNi/γ-Al2O3具有最优的催化解吸性能，其CO2解吸速率峰值、CO2解吸量和相对能耗（与未加入催化剂的空白组相比）分别为1.92 mmol/min、46.53 mmol和55.04%。在吸收温度为40°C、解吸温度为92°C下经历8次吸收-解吸循环后，ZrNi/γ-Al2O3仍具有较好的催化解吸性能，其作用下MEA富液的再生能耗较空白组仍降低了23%左右，因此ZrNi/γ-Al2O3循环稳定性良好。XRD、N2吸/脱附、NH3-TPD和Py-IR等表征结果显示，ZrM/γ-Al2O3具有适宜的织构性质和酸性，其丰富的B酸和L酸位点在MEA富液的催化解吸过程中发挥了关键作用。

关键词： CO 捕集催化解吸双金属负载氧化铝固体酸催化剂解吸机理

柔性输电用低频变压器电磁分析与多目标优化设计

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电力自动化设备 2025年

作者：王巧媛贾少锋梁得亮毕建刚徐征宇王秀丽王锡凡西安交通大学电气工程学院电工材料电气绝缘国家重点实验室中国电力科学研究院有限公司

针对柔性交流输电用变压器低频化改造时面临的质量和损耗大幅增长的问题，对低频变压器电磁结构进行了分析和优化设计。分析频率改变对铁心材料和变压器电磁性能的影响。进一步地，利用有限元软件建立低频变压器的参数化模型，将变压器... 详细信息

针对柔性交流输电用变压器低频化改造时面临的质量和损耗大幅增长的问题，对低频变压器电磁结构进行了分析和优化设计。分析频率改变对铁心材料和变压器电磁性能的影响。进一步地，利用有限元软件建立低频变压器的参数化模型，将变压器的运行损耗和有效材料质量作为优化目标，基于敏感度分析对优化参数进行分类，分别采用基于遗传算法的多目标优化分析、响应面法、参数扫描法等多种优化方法对不同敏感度的参数进行优化，并结合温度场仿真对优化结果的热点温度进行约束。选取最优样本与未优化的低频变压器模型的各项参数进行对比，从而验证优化设计方案的有效性。

关键词：柔性低频输电低频变压器漏磁场有限元仿真优化设计

基于Paris模型的滚动轴承全周期疲劳寿命预测研究

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中国机械工程 2025年

作者：杨慧明杨霞黄宇齐太原科技大学机械工程学院山西杏花村汾酒集团有限责任公司

为预测滚动轴承疲劳寿命，根据轴承裂纹扩展方式建立了修正临界平面，将裂纹由二维扩展转化为三维扩展。将SWT-FIP参数法与S-N曲线相结合，基于修正临界平面法和修正Paris模型，以等效椭圆裂纹面积差为疲劳裂纹扩展表征量，计算等效裂... 详细信息

为预测滚动轴承疲劳寿命，根据轴承裂纹扩展方式建立了修正临界平面，将裂纹由二维扩展转化为三维扩展。将SWT-FIP参数法与S-N曲线相结合，基于修正临界平面法和修正Paris模型，以等效椭圆裂纹面积差为疲劳裂纹扩展表征量，计算等效裂纹尺寸，建立了涵盖裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命和疲劳剥落寿命的滚动轴承全周期疲劳寿命预测模型。进而利用西安交通大学和中国民航飞行学院轴承加速寿命试验数据集对全周期疲劳寿命预测模型进行验证，并与L-P模型和原Paris模型对比分析。结果表明：该滚动轴承全周期疲劳寿命预测模型相较于原Paris模型和L-P模型，能够更准确预测轴承疲劳寿命，为轴承定期维修和更换做出更科学的预测。

关键词：滚动轴承修正临界平面修正Paris模型全周期疲劳寿命预测

基于改进Informed-RRT^(*)的机械臂抓取运动规划

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工程科学学报 2025年第1期47卷 113-120页

作者：殷雄陈炎郭文豪杨子辰陈汉歆廖安姚道金华东交通大学电气与自动化工程学院南昌330013

为提高工业机械臂对目标物体抓取及对障碍物躲避的效率和成功率,提出一种基于改进抓取信息引导的快速随机树星(GI-RRT^(*))的机械臂路径规划算法.首先,预先设定最大迭代次数和自适应函数,缩短机械臂运动轨迹生成时间,增强采样导向性和质... 详细信息

为提高工业机械臂对目标物体抓取及对障碍物躲避的效率和成功率,提出一种基于改进抓取信息引导的快速随机树星(GI-RRT^(*))的机械臂路径规划算法.首先,预先设定最大迭代次数和自适应函数,缩短机械臂运动轨迹生成时间,增强采样导向性和质量;其次,基于椭圆形子集直接采样,对采样点位置进行约束,提高采样效率;最后,采用贪心算法删除机械臂运动轨迹的冗余点,并使用三次B样条曲线平滑约束机械臂运动轨迹,提高机械臂运动轨迹的柔顺性.利用生成残差卷积神经网络模型预测,输入深度相机采集的彩色图像和深度图像,输出视场中物体的适当映射抓取位姿.为验证机械臂的抓取效果,选择三指气动柔性夹爪,设计柔性抓取模块,并结合法奥(FR3)协作机械臂构建自主抓取系统,进行二维地图仿真和机械臂样机实验.结果表明,与传统的信息引导的快速随机树星算法相比,GI-RRT^(*)算法运动轨迹长度缩短10.11%,轨迹生成时间缩短62.68%.同时,算法具有较强的鲁棒性.机械臂能独立地避开障碍物、抓取目标物体,满足其自主抓取的需求.

关键词：柔性夹爪机械臂运动规划信息引导的快速随机树星算法神经网络

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三维矩形截面通道内不同流速下的过冷流动沸腾数值探究

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西安交通大学学报 2025年

作者：靳姝琦陈宇杰凌空陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室北京石油化工学院西安数峰信息科技有限责任公司

为探究微液层蒸发对于过冷流动沸腾的贡献，基于适用于方管内流动沸腾的微液层数理模型，考虑流固耦合传热和动态接触角的影响，采用界面捕捉方法VOSET对基本的三维矩形截面通道单元内过冷流动沸腾过程中的壁面上附着单气泡生长的情况... 详细信息

为探究微液层蒸发对于过冷流动沸腾的贡献，基于适用于方管内流动沸腾的微液层数理模型，考虑流固耦合传热和动态接触角的影响，采用界面捕捉方法VOSET对基本的三维矩形截面通道单元内过冷流动沸腾过程中的壁面上附着单气泡生长的情况展开数值探究，讨论了不同入口流速下通道内单气泡生长演变的流型和壁面过热度的变化，并对其微液层分布、蒸发量和传热性能作以定量分析，以增加对微小通道沸腾传热的理解和认识，为完整流程的流动沸腾传热研究奠定基础。计算结果表明，初始气泡随着加热和流动的影响沿着壁面生长滑动，体积膨胀直至气泡直径与通道截面尺寸相当后形成延长气泡，最终流出通道，气泡与壁面之间的微液层蒸发作用为气泡的生长和传热贡献了很大的作用，尤其在形成延长气泡后，最高可达近80%，直接影响着局部壁面过热度和对流传热系数的大小；增大流速后，同一时刻气泡生长的更快，但气泡在通道内的停留时间缩短，使得微液层蒸发发挥作用的时间缩短，总体上的平均对流传热系数随流速增加而减小。

关键词：流动沸腾传热界面捕捉方法VOSET 微液层模型

自适应增强粒子群优化的R507A/CO2复合制冷系统节能控制研究

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西安交通大学学报 2025年

作者：陈婉婷姚晔渠海燕崔波上海交通大学机械与动力工程学院济南大森制冷科技有限公司

针对冷库制冷系统中传统控制策略导致的能耗高、食品质量受损和不适应变负荷工况的问题，提出了基于自适应增强粒子群优化算法（AAPSO）的R507A/CO2复合制冷系统全局优化节能控制策略。首先，综合考虑了压缩机、冷却塔和风机的耦合关系... 详细信息

针对冷库制冷系统中传统控制策略导致的能耗高、食品质量受损和不适应变负荷工况的问题，提出了基于自适应增强粒子群优化算法（AAPSO）的R507A/CO2复合制冷系统全局优化节能控制策略。首先，综合考虑了压缩机、冷却塔和风机的耦合关系，建立了以能耗最小为目标的冷库制冷系统全局优化控制模型；然后，通过对群体学习因子和个体学习因子进行自适应改进，提出了一种具有动态调节能力的自适应增强粒子群优化算法，以应对冷库制冷系统的动态负荷变化需求；最后，将所提出的AAPSO算法应用于浙江某冷库制冷系统的节能优化控制，开展节能优化实验。结果表明：AAPSO较PSO有更高的鲁棒性、动态适应性和求解效率；与传统的规则控制策略相比，基于AAPSO优化后的冷库系统在稳定工况下负载率全段平均节能率达到3.5%，在非稳定工况下负载率全段平均节能率达到9.5%，证明了基于AAPSO的全局优化节能控制策略的有效性，为冷库系统节能运行提供了理论依据和实践参考。

关键词：冷库节能制冷系统优化控制

介电层表面微结构3D打印构筑与摩擦纳米发电机性能研究

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机械工程学报 2025年

作者：杨磊鹏王以磊王开政潘柏松肖渊西安工程大学机电工程学院西北机电工程研究所浙江工业大学台州研究院

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对... 详细信息

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对摩擦纳米发电机输出性能的影响规律。结果表明：构筑正四棱锥、半球体和正方体表面微结构可有效提升摩擦纳米发电机输出性能，且正方体表面微结构对于摩擦纳米发电机输出性能的影响更为显著，峰值电压最大增长38.7%，短路转移电荷量最大增长36.9%，峰值电流最大增长为42.9%；特征尺寸越大，微结构分布数量越多，摩擦纳米发电机输出性能越强；所述方法具有工艺简单、高柔性等优势，所建的仿真模型与实验结果具有较好的一致性，可为摩擦纳米发电机介电层表面微结构优化设计制造提供理论依据。

关键词：摩擦纳米发电机 3D打印表面微结构构筑输出性能