摘要：目的解决Ti-6Al-4V器件的纳米级表面光整效率低的问题。方法开发了一种磁性剪切增稠光整介质,利用设计的磁场发生装置,在主轴转速100 r/min、工作间隙0.5 mm的加工参数下,探究不同磨料粒径和磨料质量分数的光整介质对表面粗糙度的影响。结果当磨料的质量分数为45%时,在碳化硅粒径为80μm、羰基铁粉粒径为150μm条件下,工件表面粗糙度值由初始的173 nm下降到92 nm;在碳化硅粒径为30μm、羰基铁粉粒径为50μm条件下,工件表面粗糙度值由初始的170 nm下降到79 nm;在碳化硅粒径为4μm、羰基铁粉粒径为5μm条件下,加工效果最优,Ti-6Al-4V工件的表面粗糙度由初始的169 nm下降到61 nm,表面粗糙度降低了64%。结论在磨料粒径相同的条件下,随着磨料质量分数的提高,加工效率增加;在磨料质量分数相同的条件下,磨料粒径越小,获取的表面粗糙度值越小。通过金相显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察发现,工件表面的划痕显著减少,验证了所研制介质的有效性。

摘要：目的探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性。方法设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性。基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析。结果在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷。在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94%。通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕。结论调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善。

摘要：针对超粗糙表面氧化锆陶瓷材料的光整问题,配置磁性剪切增稠光整加工介质,利用设计的磁场发生装置,在主轴转速900 r/min、X轴进给速度10000 mm/min和加工间隙0.7 mm的实验参数下,探究不同磨粒和磨粒粒径对氧化锆陶瓷件加工的影响规律。对250μm绿碳化硅的磁性剪切增稠光整介质进行加工时,工件表面粗糙度值能在180 min内降低38%。10μm立方氮化硼配置的磁性剪切增稠光整介质,能使工件表面粗糙度值在210 min内降低41%。在磨粒粒径相同的条件下,随着磨粒硬度的提高,加工效率增大。在磨粒质量分数相同的条件下,磨粒粒径越小,获取的最终表面粗糙度值越小。观测结果表明,对比未加工表面,加工后的表面变得光滑,材料去除肉眼可见,验证了所提出方法的有效性。

摘要：本文阐述了活性粉末混凝土的配制、微观结构和性能的基本原理,对比分析了活性粉末混凝土优异的力学性能和耐久性;同时,介绍了国内外活性粉末混凝土的典型工程应用实例;最后,从设计、制备、质量控制和工程应用角度指出了活性粉末混凝土所面临的问题。

摘要：丝材+电弧增材制造(wire and arc additive manufacturing, WAAM)适用于一体化成形大型复杂结构组件,在保证高氮钢增材结构件性能的同时,进一步提升高氮钢丝材的沉积速率,需要对不同直径高氮钢丝材的等离子弧增材工艺特性进行研究.通过设计不同的送丝高度和送丝速度对高氮钢增材过程中的飞溅行为,及焊道N元素含量的变化进行研究,分析等离子弧增材制造中HNS6-N5高氮钢丝材的熔化特性和飞溅过程.结果表明,送丝速度和送丝高度决定了高氮钢熔滴的过渡模式,也影响了焊道成形与工艺稳定性.在相同的热输入下,随着送丝速度的减小,熔滴的飞溅行为更加剧烈,同时焊缝中的N元素含量呈现下降趋势,随着送丝速度的增加,焊缝中的N元素含量逐渐增加,综合调节丝材直径、送丝速度与送丝高度可以获得过程稳定、熔滴过渡飞溅、焊缝氮含量高、熔覆效率高的增材效果.

摘要：利用高精度通用单胞模型(HFGMC)建立了材料的宏观力学性能与细观拓扑结构之间的关系,采用遗传算法进行细观结构优化设计。以材料的极限剪切模量或体积模量为优化目标,从随机的细观结构出发,对实体材料体积分数进行约束,采用遗传算法进行优化,获得了满足设计要求的细观拓扑结构。利用细观结构的对称性减小了设计变量的规模,并对遗传算法的交叉过程进行了改进,有效提高了优化效率。以单相材料为例,验证了所提优化方法的有效性。

摘要：利用高精度通用单胞模型将复合材料的细观拓扑结构与宏观力学性能结合起来,采用遗传算法对复合材料的细观结构进行优化,发展了基于遗传算法的复合材料细观结构拓扑优化设计方法.以材料的宏观力学性能为优化目标,从随机的初始细观结构出发,对复合材料纤维体积百分比进行约束,经过迭代获得满足设计要求的代表性体积单元.在优化过程中,对遗传算法的交叉过程作了较大的改进,实现了复合材料细观拓扑结构的任意变化,提高了对可行域的搜索效率.分别以极限剪切模量和泊松比为优化目标,验证了所提出优化方法的正确性和有效性.

摘要：运用自行研制的浸润特性测试系统 ,研究了环氧树脂对单向纤维集束的浸润行为 ,分析了纤维体积含量、树脂温度、纤维种类及纤维表面浸润剂等因素对浸润的影响规律 .研究表明 ,增加纤维体积含量、升高树脂温度、去除纤维表面浸润剂均可加快环氧树脂对纤维集束的平均浸润速率 .研究结果对指导复合材料成型工艺的合理设计。

摘要：　为了深入了解复合材料固化过程的温度变化与微结构变化特征,设计了线热源加热的固化实验方法。采用SEM技术和3D温度采集系统考察了线加热条件下树脂体系的固化生长形态、微观结构的形成过程以及固化过程体系中的温度分布和变化规律。结果表明,线加热条件下形成的固化物表面微观形貌可以直观地反映均匀加热条件下树脂体系固化过程不同时刻体系微观形貌的形成历程。研究结果对理解复合材料热压成型过程中热传递方式、热应力与微观结构的形成机理具有一定的参考价值。

摘要：利用改进算法的宏-细观统一通用单胞本构模型,采用Monte-Carlo方法研究了不同纤维形状、不同纤维排列方式以及纤维体积含量对纤维增强复合材料弹性模量、泊松比和热膨胀系数的分散性的影响。研究结果表明:复合材料有效性能的分散性小于组分的分散性。随着纤维体积比的增加,纵向有效性能的分散性加大;而横向有效性能除了椭圆形纤维的短轴方向的热膨胀系数之外,其它性能的分散性则都是下降趋势。纤维截面形状和排列方式对纵向性能的分散性几乎没有影响。方形和圆形纤维时,横向性能的分散性几乎相同,而椭圆形纤维时,则与它们有明显的差别。不同纤维排列方式下,横向性能的分散性都是不一样的。对于E11和G12,六角形和方形对角排列时其分散性较大,而矩形排列引起的分散性最小。随着纤维体积比的增加,不同排列方式下,横向热膨胀系数的分散性趋近于一致。本文得到的结论为复合材料及结构的概率设计提供了重要的参考。