摘要：针对目前流体弹性不稳定性研究主要依赖宏观响应,缺乏从更本质层面判定稳定性技术手段的问题,以正方形排列管束为研究对象,首先,在已建立的三维流固耦合数值模型的基础上,获得了各管的振动响应与流体力特性,研究了管束的宏观响应特性;其次,引入动态模态分解(DMD)方法对流固耦合系统进行降阶分解与重构预测,进而从宏观响应和DMD模态2个层面研究了管束的流体弹性不稳定性。结果表明,DMD方法不仅可以实现对流场动力学特征的快速重构及预测,还可以准确提取不稳定流场的主导模态和频率,并能判断所提取模态的稳定性,与宏观响应相互应证,能更全面地反映系统的稳定性。

摘要：正电子发射断层扫描(PET)是一种功能性核医学成像设备,已广泛应用于临床检验和临床前研究。其核心探测器主要采用闪烁晶体阵列耦合光电器件阵列的模块化设计。该类型探测器需要对其泛场图像进行分割,制作晶体位置查找表。本文开发了一种针对双层错位的DOI-PET探测器的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法。基于奇异值分解和均值漂移的算法实现顶层晶体中心的识别;基于自组织映射(SOM)神经网络的算法和均值漂移实现底层晶体中心的识别;采用基于欧氏距离的算法,实现了泛场图像晶体单元的分割。将本文所开发的算法用于整环(48张)PET泛场图像,晶体模块中心识别的准确率为99.34%,完成分割整张泛场图像的平均耗时为101 s。测试结果表明,本文所开发的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法适用于双层错位的DOI-PET探测器,算法鲁棒性强、准确率高、运算速度快。

摘要：现有核安全体系已经发展了七十年,但是正面临着诸如导致系统过度复杂这样的潜在挑战。深层次的原因涉及纵深防御概念、确定论安全分析和可靠性设计准则的固有局限,要求更多关注整体安全性和安全要素之间的平衡。基于系统论和系统工程思维,本文提出了整体平衡的核安全观作为现有核安全体系的修正,旨在通过平衡设计的手段提高核电厂的整体安全性,也就是寻求纵深防御层次之间的平衡、冗余性和多样性之间的平衡、确定论和概率论之间的平衡,投入和产出之间的平衡。整体平衡的核安全观指导了“华龙一号”的研发,形成了采用能动与非能动安全设施的最显著特征,本文结合“华龙一号”的实践对该特征进行了诠释。在传统核安全观念获得革命性理解的假设下,本文也对能动与非能动先进核电厂的未来创新进行了展望。整体平衡的核安全观和能动与非能动先进核电厂分别从理论和实践的角度,为解决核安全与成本效益之间的困境提供了潜在的解决方案。

摘要：铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的铺层设计主要基于网格理论,但该方法仅能得出满足爆破强度的参数,不能满足对铝内胆疲劳性能的要求,因而难以适应气瓶产品的设计需要。将网格理论与铝合金S-N曲线结合,提出一种基于铝合金疲劳寿命设计纤维缠绕层厚度的新方法。依据该方法给出的缠绕层厚度构建有限元模型,通过数值模拟确定合理的自紧力,计算不同载荷下的气瓶应力分布,根据爆破试验数据,利用有限元模型预测气瓶的爆破强度、失效位置及失效形式。结果表明:该设计方法可便捷地得出满足性能要求的气瓶缠绕层厚度;自紧力合理值可根据设计预期通过有限元分析得出;疲劳载荷下的缠绕层应力设计值与模拟值,偏差在允许范围内;运用该方法设计的气瓶能够同时满足疲劳和爆破性能指标,且失效位置、纤维应力比也符合标准规定。

摘要：金属材料在冲击下的韧脆转变现象和动态断裂韧性的测量是金属材料冲击力学性能研究的重要组成部分.针对金属材料在冲击下的韧脆转变现象认识不足和韧性材料在较低加载率下动态J–R阻力曲线难以测量的现状,提出了采用高速材料试验机,设计专用试验夹具,测量15MnTi钢和11MnNiMo钢在不同加载速率下的韧脆转变过程,以及裂尖约束对其动态韧脆转变速率变化的影响.在高速材料试验机上采用上夹具辊刹车,通过调节压缩杆长度改变试验中裂纹扩展量的试验方法,测量了15MnTi钢三点弯曲试样件在较低加载率下的动态断裂韧性.试验发现15MnTi钢CT试验件加载速率低于0.025 m/s时呈现出韧性断裂的特点,加载速率在0.1~0.5 m/s时为韧脆结合型断裂,加载速率高于0.5 m/s后进入脆性断裂区;11MnNiMo钢CT试验件加载速率大于1.5 m/s后,分层断裂过程中出现先脆断后韧段的现象;发现15MnTi钢和11MnNiMo的动态韧脆转变速率受裂尖约束的影响非常明显,面内约束和面外约束的升高都会导致材料动态脆断速率出现明显降低;还发现三点弯曲试验中,15MnTi钢在8788 MPa·mm/s加载率内断裂韧性随加载率的提升呈现出缓慢下降的趋势.

摘要：在高能粒子撞击和级联效应作用下,金属材料内部会产生不同类型的辐照损伤缺陷。辐照损伤缺陷的聚集和演化会破坏内部结构稳定性,恶化金属材料综合力学性能。钛合金由于其轻质高强、耐高温和较低的辐照活性等优势,是很有发展前景的抗辐照材料。本文针对如何提高钛合金抗辐照损伤性能的问题,总结钛合金辐照损伤缺陷表征及其力学响应的研究进展,分析辐照损伤缺陷的形成演化规律以及辐照剂量、温度和元素种类等对缺陷迁移、聚集的影响机制,讨论辐照诱导钛合金微观组织演化,进而产生辐照硬化、辐照脆化和辐照蠕变等辐照损伤效应,归纳评价钛合金抗辐照损伤性能,以及现有研究中缺乏有效抑制辐照损伤产生的方法,作者认为成分调控以及界面微观组织结构设计是提高钛合金抗辐照性能的有效策略。

摘要：目的为提高精密铸造效率,缩短制模周期,利用光固化增材制造技术制备适合活泼金属铸造用的ZrO_(2)陶瓷模具。方法将光敏树脂与纳米级ZrO_(2)陶瓷粉体混合得到具有光固化性能的陶瓷浆料,采用数字光投影增材制造设备对陶瓷浆料进行逐层曝光,揭示不同固含量对陶瓷浆料固化性能的影响规律;利用光固化3D打印制备ZrO_(2)陶瓷生坯,经过干燥、脱脂和烧结处理,获得所需陶瓷样件,并对成型后的ZrO_(2)陶瓷进行微观组织表征、力学性能(压缩和弯曲)和抗热震性能测试。结果在相同固化强度的基础上,随着ZrO_(2)陶瓷浆料固含量的增加,固化深度逐渐减小,固化宽度无明显变化。光强度越高,固化深度和宽度均越大。选用固含量(体积分数)为50%的陶瓷浆料,在紫外光波长405 nm、光强度25 mW/cm^(2)、曝光时间2000 ms、层厚30μm的工艺条件下制备ZrO_(2)陶瓷生坯,经过最高温度450℃脱脂和最高温度1525℃烧结处理,获得了无变形和开裂的ZrO_(2)陶瓷样件。陶瓷的压缩和弯曲强度分别达到2943、833 MPa,与等静压工艺制备的陶瓷强度相当,优于其他3D打印工艺制备的陶瓷产品。光固化3D打印ZrO_(2)陶瓷在800℃下热震10次和1400℃下热震5次后才开始出现局部细小裂纹,满足核冶金铸造使用要求。结论利用光固化3D打印技术可制备致密度大、强度高、抗热震性能良好的陶瓷模具,是一种工艺简单、效率高的新型陶瓷加工工艺,在核工业领域具有重要的应用前景。

摘要：转子-支承系统动力学分析及参数优化是高速旋转机械设计的基础。本文采用有限元软件建立了双转盘柔性转子-支承系统有限元仿真模型,对系统的稳定性和过临界响应进行了求解分析。基于有限元软件命令流和粒子群智能优化算法开发了多目标优化程序,对建立的转子-支承系统的支承参数和中轴尺寸参数进行了优化计算。综合比较以稳定性最优和过临界响应最优为目标的参数优化结果,给出了转子高速运行阶段采用稳定性优化参数结果,而启动阶段以过临界响应优化结果对支承参数进行调整的方案。

摘要：对磁控溅射法制备的AlNbTiZr中熵合金涂层在500℃下进行了不同时间(0~150 h)的真空等温退火。采用XRD、SEM及纳米压痕和纳米划痕的分析手段研究了等温退火对涂层显微组织演变和力学性能的影响。结果表明:经500℃/150 h退火后涂层相结构出现了结晶现象。涂层经60 h等温退火后其硬度和弹性模量均达到最大值为10.7 GPa和152.7 GPa,而90 h和150 h热处理后硬度和弹性模量均有所下降。随着等温退火时间的延长,塑性变形能力和断裂韧性有所提高。Al、Nb和Ti元素在界面处的相互扩散加剧,界面结合强度有较大提升。这均有利于涂层适应压水堆苛刻的工作条件。

摘要：有别于传统堆芯,热管冷却反应堆(简称热管堆)固态堆芯具有高温热膨胀效应,该特性产生了中子物理/热工/力学(简称核热力)相互耦合的效应。本文根据固态堆芯热膨胀反应性反馈机制与热管传热过程,建立固态堆芯三维动态几何的核热力耦合方法。应用核热力耦合方法,对KRUSTY热管堆进行稳态分析。结果表明,正常工况下,堆芯从冷态到热态变化过程中,核热力反应性反馈约为-850 pcm,其中堆芯热膨胀效应约占总反馈的90%。核热力耦合分析表明,热膨胀效应是固态堆芯负反馈与自稳调节的主导效应,但另一方面,显著的热应力将威胁堆芯完整性从而影响反应堆安全。在热管堆的设计和运行过程中应重点关注固态堆芯材料的力学性能。