摘要：宽带吸收是吸波体向实际应用发展亟须解决的难题。基于熔融沉积成型(FDM)技术制备吸波体壳体,以自制的石墨烯(rGO)-Fe_(3)O_(4)/乙基纤维素(EC)复合微球为吸波剂,研究单元结构几何参数和材料层间分布对吸波性能的影响,通过归一化处理,分析等效阻抗匹配的变化特性。研究结果表明,该吸波体具有宽带吸收、极化无关特性和大角度吸收特性:该吸波体实物测试结果实现了2~18 GHz频段内99%带宽(2.1~18.0 GHz)的有效吸收(反射损耗低于-10 dB),两个反射损耗峰值的测试强度依次为-21.9、-24.1 dB,与CST仿真的2~18 GHz全频段有效吸收、峰值强度-20.6 dB和-20.1 dB的模拟结果相吻合;对于横电波(TE)极化而言,当入射角度为40°时仍然能维持15 GHz的有效吸收带宽,在50°时还能保持X、Ku波段的有效吸收。吸波体表现出的吸波性能归因于其合理的等效阻抗匹配调控,与此同时,其结构中梯度参数可显著增加电磁波的反射次数,充分利用了电磁波的衍射能力。

摘要：蜂窝夹层结构以优异的力学性能及耐撞性在工程领域得到广泛应用.受到蜘蛛网结构尺寸梯度及层级分布的特点启发,提出了一种网状层级类蜂窝结构.基于应变能等效原理对其面外承载能力进行分析,推导其等效弹性模量和等效剪切模量的多级公式.通过理论分析与数值模拟结果对比,验证了理论推导的正确性.研究结果揭示了该结构的层级因子与面外承载性能之间的关系,可有效预测多级结构的面外力学性能.此外,将该结构应用于传统托盘上,在不同方向受力大小相同的情况下,两种托盘应力和位移值变化较小,但质量减轻20.9%,达到了轻量化设计的目的,同时也表明了蜂窝结构在工程实践中具有显著的潜在应用前景.

摘要：为提高蜂窝夹芯结构共面方向的承载性能,从仿生序构角度,提出一种组合型类蜂窝夹芯结构,并对其面内力学性能进行研究。首先,从深海鱼的骨骼结构中仿生设计出一种功能基元,并将该基元4个一组在空间组合成一个基本单元,再将此单元在水平和垂直方向上阵列得到一种四边形里嵌套八边形的组合型类蜂窝夹芯结构;然后,根据胞元理论将该结构进行简化,采用经典梁弯曲理论与胡克定律推导出其面内等效力学参数公式;采用压缩实验和数值模拟进行力学参数的对比验证,得到该结构面内等效弹性模量的实验值、仿真值与理论值之间的误差分别为13.68%和10.60%,验证了组合型类蜂窝夹芯结构面内等效力学参数的准确性。在相同等效密度下,将所设计的组合型类蜂窝夹芯结构和该课题组以前提出的“超轻多孔”类蜂窝夹芯结构进行等效力学性能对比实验,结果表明:所设计的组合型类蜂窝夹芯结构的面内等效弹性模量是类蜂窝夹芯结构的20倍左右,其刚度有显著提升,该研究成果为新型蜂窝结构创新设计提供了思路。

摘要：3D打印技术为微波吸收结构提供了多尺度、多材料和多维度制造能力,可以充分发挥材料损耗和结构损耗相结合的优势。本文利用FeSiAl-MoS_(2)-石墨烯(GN)/聚乳酸(PLA)复合线材制备了一种三层周期性十字交叉微波吸收结构,研究了各层材料组合和单元结构几何参数对复杂结构吸波性能的影响。仿真和实验结果表明:当介质层、吸收层和匹配层三层材料的石墨烯含量依次为0wt%、5wt%和4wt%时,吸波体的有效吸收带宽(EAB,反射损耗R_(L)≤-10 dB)为12.7 GHz。同时当横电波(TE极化波)和横磁波(TM极化波)的入射角度分别小于40°和70°时,EAB均大于10 GHz。实验结果与仿真结果基本一致,本文为广角、宽频吸波体的设计和制造提供了理论和应用基础。

摘要：传统的水玻璃砂型回收利用率低,储存稳定性较差,废弃旧砂严重污染环境。结合选择性激光烧结成形技术和浸渍强化技术,开发了低导热高强度石墨陶瓷复合型,以期用于替代水玻璃砂型,减轻环保压力。基于串联导热理论模型进行石墨陶瓷复合型设计,确定不同功能层厚与导热系数的关系,重点研究了石墨/酚醛树脂混合粉末组成、硅溶胶浸渍强化工艺对疏松隔热层和浸渍强化层的导热系数、抗压强度的影响,最后快速制备了导热系数小于2 W/(m·K)、抗压强度高于10 MPa的石墨陶瓷复合型,并进行了浇注试验,验证了石墨陶瓷复合型替代水玻璃砂型的可行性。

摘要：增材制造技术基于“离散-堆积”原理,通过对三维数字化模型进行数据预处理、切片与路径规划,并生成增材系统可识别的执行代码,驱动增材设备实现零件的快速制造,近年来,该技术在航空航天、汽车、船舶、医疗、建筑等行业得到了广泛应用。切片与路径规划是增材制造三维数字化模型数据处理的核心步骤,决定着制造过程的工艺变量、零件形状精度和性能。首先综述了目前增材制造中基于CAD模型、点云模型、STL模型、体素模型等多种数字化模型切片方法研究进展,并从各模型生成精度、切片算法原理、算法效率等方面展开了评述;其次,对平面与非平面的等厚度、变厚度、变方向及分区组合等多种切片算法,以及平面单区域、多区域、局部特征及非平面等多种路径规划算法进行了综述,初步分析和梳理了切片及路径规划算法的设计要点;最后,总结了目前增材制造数字化模型平面与非平面切片及路径规划的研究现状,并对其发展趋势进行了展望。

摘要：基于Reddy高阶剪切变形理论和双三角函数法,建立了类方形蜂窝夹层结构振动固有频率理论模型和隔声特性理论模型,运用Workbench和声学软件Virtual Lab分别对此夹层结构进行振动模态分析和声振耦合分析。结果表明,影响类方形蜂窝夹层结构隔声量的3个主要因素按所占权重由大到小依次为夹芯壁厚、面板厚度、夹芯高度。与传统六边形蜂窝夹层结构相比,类方形蜂窝夹层结构隔声性能更好。

摘要：通过设备运行情况分析、化学成分分析,研究了单晶硅拉晶炉富氩尾气回收管道的腐蚀原因。结果表明:引起管道腐蚀的原因是真空泵的润滑油在高温下分解产生了氟化氢、硫化氢及氯化氢等多种腐蚀性物质,这些腐蚀性物质溶于冷凝水中,并随着时间的延长逐渐累积,从而造成管道的腐蚀。通过吸附剂吸附、去离子水吸收以及优化管道的材质和壁厚解决了管道腐蚀问题。

摘要：蜂窝结构是目前应用最广泛的吸能结构之一,以益母草根茎、四方竹及蛛网为仿生原型,仿生设计一种类弧形层级蜂窝结构。采用简化超折叠单元理论推导出仿生类弧形层级蜂窝结构在轴向冲击载荷下平均碰撞力的解析值,通过数值模拟的方法验证了理论值的准确性,分析了层级数量与尺寸参数对结构耐撞性的影响。研究结果表明,增加层级数量可以有效降低类弧形蜂窝结构的峰值碰撞力,同时也可大幅度提高结构的平均碰撞力,1级与2级结构的平均碰撞力相比0级提升明显,分别提高了25.46%和29.98%;增加壁厚与壁长可以明显改善结构的耐撞性,其中,壁厚对结构平均碰撞力和比吸能的影响更加显著。

摘要：为了提升类方形蜂窝等效力学性能,在推导了其尺寸参数与等效力学性能的函数后,将尺寸参数作为设计变量、等效力学性能为优化目标,建立了类方形蜂窝夹芯胞元优化数学模型,采用了多目标遗传算法进行优化设计。给出胞元尺寸单参数响应及多尺寸协同作用的响应分析并从多目标优化代表性解中选取到最优解。优化结果得到:当夹芯胞元尺寸参数l/t取114.3899、l/h取0.9598时,等效密度增加59.52%,y方向等效弹性模量减小了67.37%,但x方向等效弹性模量增大了109.77%,等效剪切模量增加了421.94%,类方形蜂窝夹芯的等效力学性能显著提升。研究结果对类方形蜂窝夹层结构的优化设计提供一定的依据和参考。