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选区激光熔化镍基合金IN625数值仿真热源模型比较研究

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第2期41卷 174-183页

作者：李斌训孙玉晶杜劲夏岩苏国胜张庆齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院中国济南250353 山东省机械设计研究院中国济南250031 山东大学工程训练中心中国济南250002

热源模型的选取对数值模拟增材制造过程中准确预测温度场分布和熔池形貌至关重要。本文选取面热源模型、体热源模型和双椭圆热源模型进行对比分析。3种热源模型被汇编成用户自定义子程序嵌入Abaqus/Standard仿真软件中用于镍基高温合金I... 详细信息

热源模型的选取对数值模拟增材制造过程中准确预测温度场分布和熔池形貌至关重要。本文选取面热源模型、体热源模型和双椭圆热源模型进行对比分析。3种热源模型被汇编成用户自定义子程序嵌入Abaqus/Standard仿真软件中用于镍基高温合金IN625选区激光熔化过程中最高温度和熔池形貌的预测。仿真与实验结果对比表明,双椭圆模型可以较好地预测熔池几何形貌,而体热源模型在预测最高温度值时准确度更好。相比之下,面热源模型在预测最高温度和熔池形貌时准确度最差。研究结果表明,在开展深入研究之前,热源模型的校准修正是提高效率和模拟准确性的前提。

关键词：热源模型数值仿真 IN625 温度熔池形貌

组学技术研究裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸的进展

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食品科学 2024年第13期45卷 312-324页

作者：张华秋杨莹莹刘丽萍姚明静韩墨张家祥赵祥颖齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省食品发酵工业研究设计院山东济南250013 齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学部山东济南250013

二十二碳六烯酸(docosahexaenic acid,DHA)是一种n-3多不饱和脂肪酸,它是人体必需的营养物质之一,目前常用裂殖壶菌生产DHA。组学技术作为揭示生物体内复杂调控网络的重要工具,被广泛用于裂殖壶菌高产DHA的机制研究中,这为裂殖壶菌的遗... 详细信息

二十二碳六烯酸(docosahexaenic acid,DHA)是一种n-3多不饱和脂肪酸,它是人体必需的营养物质之一,目前常用裂殖壶菌生产DHA。组学技术作为揭示生物体内复杂调控网络的重要工具,被广泛用于裂殖壶菌高产DHA的机制研究中,这为裂殖壶菌的遗传改造和发酵过程控制提供了基础。本文对目前利用裂殖壶菌生产DHA的历史和主要研究方向进行了概括,并对组学技术在裂殖壶菌中的应用概况进行了综述,阐述了基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和多组学联用等技术在裂殖壶菌中的研究进展,以及在组学数据基础上的数学模型,以揭示裂殖壶菌高产DHA机制的研究近况,并对未来发展和应用进行了展望。

关键词：裂殖壶菌基因组学转录组学蛋白质组学代谢组学

超声辅助对摆动激光熔丝增材制造2319铝合金沉积成形和显微组织的影响行为

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中国激光 2024年第10期51卷 217-230页

作者：王燕霜张震吴世凯齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院山东济南250353 齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所山东济南250353

为解决高强铝合金激光增材制造过程中存在的孔洞缺陷、组织不均、晶粒粗大等难题,在摆动激光熔丝沉积的基础上引入超声能场是可行的抑制措施。搭建了超声辅助摆动激光熔丝增材制造试验平台,探究了超声功率、变幅杆压力、变幅杆输入位置... 详细信息

为解决高强铝合金激光增材制造过程中存在的孔洞缺陷、组织不均、晶粒粗大等难题,在摆动激光熔丝沉积的基础上引入超声能场是可行的抑制措施。搭建了超声辅助摆动激光熔丝增材制造试验平台,探究了超声功率、变幅杆压力、变幅杆输入位置对2319铝合金沉积层形貌和显微组织的影响规律并对超声工艺参数进行了优化。结果表明:变幅杆压力对沉积宏观形貌具有显著影响,随着压力的增大熔池横截面形貌逐渐趋于上宽下窄;超声参数对单道沉积层的晶粒尺寸有着明显影响,随着超声功率的增加晶粒尺寸先减小后增大,当超声功率占比(超声波发生器的输出功率占其最大输出功率的百分比)为40%时晶粒尺寸达到最小值70.9μm。超声输入位置在熔池之后时晶粒细化效果更好,且在-10 mm处晶粒尺寸同组最低,只有80.9μm。当变幅杆压力处于40~100 N范围内时晶粒的细化效果比较明显,晶粒尺寸在110~130μm之间。观察多层沉积结果可知,超声的引入使得多层样品的平均晶粒尺寸降低了66.3%、增加了Al2Cu强化相的含量并且抑制了Al的滑移面生长趋势。超声在熔池中传递所产生的声流效应和空化效应是使沉积层成分均匀、缺陷减少和组织细化的主要原因。

关键词：激光技术摆动激光超声辅助 2319铝合金增材制造显微组织

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航天运载器大型金属构件激光定向能量沉积研究及应用进展(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 25-47页

作者：周庆军严振宇张京京衣凤董鹏谢勇王福德郭宁首都航天机械有限公司北京100076 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院山东济南250353 山东省机械设计研究院山东济南250031

激光定向能量沉积(LDED)增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点,非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度的发展趋势,并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。... 详细信息

激光定向能量沉积(LDED)增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点,非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度的发展趋势,并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。总结当前铝合金及其复合材料、钛合金及其复合材料、镍基高温合金及其复合材料等3类航天装备结构主体材料的LDED研究现状,在此基础上,梳理出LDED工艺的发展方向及研究进展。重点介绍航天装备主承力结构、异质合金一体化结构、集成流道整体化结构等3类典型结构LDED制造难点、研制及应用进展。最后,对LDED增材制造技术材料、工艺及装备等的发展方向进行了展望。

关键词：激光技术增材制造激光定向能量沉积金属材料大型构件航天运载器

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非钢制关节轴承制造材料研究进展

轴承 2024年第2期 1-8页

作者：孙泽陈辉肖光春罗婷刘香港齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院济南250353 山东省机械设计研究院济南250031

随着对关节轴承性能要求的不断提高,寻找新材料替代钢材制备高性能的关节轴承已经成为一个重要研究方向。对非钢制关节轴承内外圈材料及其处理工艺、衬垫和涂层材料进行了详细介绍,针对非钢制关节轴承内外圈材料存在铝合金加工难,钛合... 详细信息

随着对关节轴承性能要求的不断提高,寻找新材料替代钢材制备高性能的关节轴承已经成为一个重要研究方向。对非钢制关节轴承内外圈材料及其处理工艺、衬垫和涂层材料进行了详细介绍,针对非钢制关节轴承内外圈材料存在铝合金加工难,钛合金成本高和自润滑层存在摩擦磨损性能较低的问题,提出具有优异摩擦性能,力学性能好、耐腐蚀、易加工的内外圈材料和制备工序简单、低摩擦、高寿命的自润滑层材料是未来非钢制关节轴承材料的发展方向。

关键词：滑动轴承关节轴承外圈内圈材料自润滑滑动摩擦磨损

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面向高空楼宇轻生者的应急救援装备设计

包装工程 2024年

作者：李付星王毅齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省机械设计研究院西安理工大学艺术与设计学院

目的针对营救高空楼宇轻生者难度比较大的情况，提出了面向高空楼宇轻生者的应急救援装备设计方案，以满足高空复杂救援环境的需求，从而最大程度的避免人员伤亡。方法通过系统分析导致高空楼宇轻生的影响因素、轻生者的心理特点与行... 详细信息

目的针对营救高空楼宇轻生者难度比较大的情况，提出了面向高空楼宇轻生者的应急救援装备设计方案，以满足高空复杂救援环境的需求，从而最大程度的避免人员伤亡。方法通过系统分析导致高空楼宇轻生的影响因素、轻生者的心理特点与行为特征，以及现有救援装备的局限性因素等，指出了应急救援装备的设计方向。根据高空楼宇轻生过程的典型情景，从中挖掘了应急救援的潜在需求，并提出了面向高空楼宇轻生者的救援装备方案，具体设计了窗外支撑杆、窗外救生网、三自由度关节和人机交互界面等，以及确定了窗外支撑杆伸缩长度的测算方法、救援装备的布局方式与救援网设计形式等。结论利用该应急救援装备可以快速的开展营救作业，并且能够关注到怀抱婴幼儿轻生和轻生者存在暴力行为等状况，这在极大地提升应急救援效能的同时，还能为其它救援装备的设计提供方法参考。通过对高空楼宇轻生者进行的救援，除了增强人们对弱势群体的人文关怀外，还能体现出对人类生命的敬畏。

关键词：高空轻生弱势群体救援装备结构设计心理特点行为特征人文关怀

基于扩展GTN-Thomason模型的Fe-Cr-Mo-Mn钢韧性断裂行为预测

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锻压技术 2024年第7期49卷 235-242页

作者：王凡孙振栋刘国强沈德鹏郭宁郭甫张振孙伟唐炳涛齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院山东省机械设计研究院金雷科技股份公司

采用Gleeble热模拟试验机对Fe-Cr-Mo-Mn钢进行热拉伸实验，研究了工艺参数的改变对材料动态再结晶（Dynamic Recrystallization, DRX）行为的影响，而塑性变形过程中的DRX会诱导材料产生软化效应，导致位错密度和变形能降低，并降低流... 详细信息

采用Gleeble热模拟试验机对Fe-Cr-Mo-Mn钢进行热拉伸实验，研究了工艺参数的改变对材料动态再结晶（Dynamic Recrystallization, DRX）行为的影响，而塑性变形过程中的DRX会诱导材料产生软化效应，导致位错密度和变形能降低，并降低流动应力和应变硬化，从而影响空洞演化的方式。考虑热加工过程中DRX对空洞演变的影响，建立了扩展GTN-Thomason韧性断裂模型。该模型引入了动态再结晶体积分数Xdrx,并采用空洞体积分数来描述损伤累积，利用指数函数描述空洞形核应变和临界空洞尺寸比的变化。开发的模型应用于有限元模拟，并使用混合数值-实验法校准其参数。设计了多种应力状态和温度下的实验验证了韧性断裂模型的有效性。

关键词： Fe-Cr-Mo-Mn钢动态再结晶空洞演化扩展GTN-Thomason模型韧性断裂

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刀具涂层技术研究现状和发展趋势

工具技术 2024年第6期58卷 12-27页

作者：刘永龙石海川黄金成李银玲苏国胜齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院山东省机械设计研究院山东山水重工股份有限公司

随着刀具涂层制备技术的发展,刀具的应用领域和适用范围越来越广。涂层的应用大大降低了切削过程中的切削力和切削热,有效提高了刀具的切削效率和切削寿命。本文总结了刀具涂层的特点,阐述了刀具涂层的常用制备工艺及其优缺点,并对刀具... 详细信息

随着刀具涂层制备技术的发展,刀具的应用领域和适用范围越来越广。涂层的应用大大降低了切削过程中的切削力和切削热,有效提高了刀具的切削效率和切削寿命。本文总结了刀具涂层的特点,阐述了刀具涂层的常用制备工艺及其优缺点,并对刀具涂层的材料和结构进行了分析和总结,阐述了常见刀具涂层的优缺点及相应的研究进展。通过对优化刀具涂层性能方法进行总结,为后续刀具涂层的的研究方向提供了思路。

关键词：刀具涂层涂层材料涂层结构制备工艺发展前景

铝/钢异种金属搅拌摩擦焊性能改善方法及其研究现状

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航空制造技术 2024年第10期67卷 53-65页

作者：高嵩吴程浩石磊刘涛景元坤尹启朋郭宁齐鲁工业大学(山东省科学院) 济南250353 山东省机械设计研究院济南250031 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061

铝合金与钢的复合结构具有质量轻、强度高、成本低等特点,广泛应用于航空航天、船舶重工、汽车制造等领域。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种新型固相连接技术,具有高效、节能、环保等优势,但利用传统搅拌摩擦焊获得的铝... 详细信息

铝合金与钢的复合结构具有质量轻、强度高、成本低等特点,广泛应用于航空航天、船舶重工、汽车制造等领域。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种新型固相连接技术,具有高效、节能、环保等优势,但利用传统搅拌摩擦焊获得的铝/钢异种接头仍然存在诸多缺陷。基于铝/钢异种金属搅拌摩擦焊的优化,本文对目前已经在铝/钢搅拌摩擦焊方面取得成果的辅助方式进行总结归纳,将其划分为机械结构式辅助FSW、中间过渡层辅助FSW、温度控制型外源辅助FSW和超声振动辅助FSW,并在此基础上进一步展望了铝/钢异种金属搅拌摩擦焊优化方法的发展方向。

关键词：铝/钢异种金属搅拌摩擦焊(FSW) 优化机械结构过渡层温度控制超声振动