摘要：镍基单晶高温合金的微观组织在长时高温服役下会发生粗化和筏化等微结构演化,导致力学性能衰减,影响航空发动机的服役寿命.文章研究了粗化和筏化镍基单晶DD6合金的低周疲劳行为,通过高温热暴露和预蠕变处理分别制备了粗化和筏化合金,针对具有不同微结构状态的合金开展了980℃下的等温低周疲劳试验,发现粗化和筏化合金的疲劳寿命相比初态合金显著下降.基于电子扫描显微镜和光学显微镜对试件断口表面进行了微观表征,揭示了筏化组织对低周疲劳损伤机理的影响.裂纹扩展路径受微结构状态影响,相比初态合金,粗化和筏化合金中I型微裂纹会更早发生偏折,沿晶体学面扩展而导致更早的疲劳失效.基于组构张量及其张量分解方案对合金的微结构进行了量化表征,提取了微结构的特征参数,进一步提出了一种新的微结构敏感的等温疲劳寿命预测模型.通过分别关联γ-基体相和γ′-强化相组构张量的独立分量,解耦了粗化和筏化对寿命的影响.在新模型中,γ/γ′微结构形态对低周疲劳的影响得到了较好描述,预测结果的准确性和保守性得到了显著提高.研究结果可为工程中镍基单晶涡轮叶片的强度设计和寿命评估提供理论指导.

摘要：作为一种有前途的海洋现象自主观测平台,水下滑翔机通过调节自身净浮力和姿态实现空间运动。由于低能耗的驱动方式,水下滑翔机非常适合执行长期海洋探测任务。针对水下滑翔机的多点探测任务,本文提出一种能耗最低路径的规划方法。首先,建立了滑翔机整机动力学模型,推导了单剖面滑翔运动能耗模型。基于仿真结果,采用多项式拟合方法确定了滑翔机的能耗、航程、控制参数值和目标下潜深度之间的近似函数表达式。在运动路径给定条件下,研究了滑翔机能耗与剖面数之间的关系。在此基础上,将多点探测任务的路径规划抽象为旅行商问题(Traveling salesman problem, TSP),并基于遗传算法给出了该问题的求解方法。数值算例表明,该路径规划方法可有效降低滑翔机在执行多点探测任务时所需能耗。

摘要：深度学习通过提取和学习剪力墙结构数据高维特征掌握智能设计技术,有效推动了建筑结构智能化设计的发展。数据驱动的结构智能设计通常受训练数据的数量和分布特征影响,但鲜有研究开展数据特征相关分析。该文通过收集设计习惯相似且地域相近的剪力墙建筑-结构设计图纸数据,开展了数据分布和数量特征与设计结果的相关性分析;提出混合数据训练联合特征分组训练的两阶段改进训练方法,有效提升了智能设计质量;采用与训练数据高度非同源的其他地区数据对研究结果进行了测试与检验。分析表明:数据低维特征的回归分析难以有效指导设计生成,而基于深度学习的高维特征学习则能有效掌握结构设计的潜在规律;随着训练数据量增加,智能设计效果也将得到平均20%以上的提升。通过典型案例研究证明:智能设计与工程师设计的平面设计相似性及整体结构力学性能相似性均较高,最大层间位移角的平均差异仅约8%。但是,当测试数据与训练数据特征差异过于显著时,智能设计质量将会受限。该研究通过对数据分布和数量特征与智能设计结果的相关性分析,为下一步开展基于深度学习的智能化结构设计研究提供了数据特征影响方面的参考。

摘要：有机Rankine循环(organic Rankine cycle, ORC)是目前实现200℃以下中低温热能高效热功转换的主流技术之一。非共沸工质可有效减少换热[火用]损,实现组元性能的优势互补,扩大工质遴选范围,正在成为ORC领域研究应用的新趋势。该文总结了作者团队在非共沸ORC系统优化设计、性能分析等方面的研究进展,并在常规非共沸工质ORC的基础上引入了双压蒸发循环以改善蒸发过程的温度匹配,显著减少换热[火用]损;引入分液冷凝方法提升了非共沸工质的冷凝换热性能,大幅降低系统成本。总体而言,非共沸工质可显著提升ORC系统的热力性能,分液冷凝方法又可有效解决其所需换热面积大、热经济性能差的缺陷;因此,非共沸工质在ORC系统中具有广阔的应用前景。

摘要：航空结构件、涡轮叶片等具有空间自由曲面特征的复杂零件是国防、航空航天、能源等领域装备的核心零件,通常具有材料去除率大、尺寸精度和表面质量要求高的特点。传统的串联式五轴加工中心在加工此类零件过程中会面临刀具过极点自动回转和驱动轴动态响应速率不匹配两个问题。针对上述问题,从加工装备构型角度出发,充分利用并联机器人在结构紧凑性、刚度、运动灵活性、动态响应速率等方面的优势,开发了兼具姿态耦合运动和驱动轴动态响应速率匹配特点的轻量化五轴全并联加工机器人,并开展了其优化设计、运动控制、精度保证等关键技术研究,实现了复杂曲面零件的高效高质量加工,最后在航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司进行应用验证。