摘要：金属增材制造的孔隙缺陷问题对增材制造构件的性能有较大影响，如何设置工艺参数以减少此类缺陷是金属增材制造的关键性难题。本文将最优运输无网格法(Optimal transportation meshfree, OTM)与粉末尺度模型相结合直接模拟同轴送粉工艺中的强流固热耦合过程，预测成型结果的孔隙分布与形貌，并与试验结果进行对比验证方法的准确性。在此基础上，基于数据驱动思想探究工艺参数-孔隙的影响规律，结合多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm, MIGA)获得设计空间内最佳工艺参数。结果表明：采用优化后的工艺参数仿真得到的构件形貌完整、且孔隙率明显下降，与验证试验构件的孔隙率、宽度和高度测量结果最大误差不超过5%，表明结合粉末级直接数值仿真技术和优化设计方法是实现金属增材制造工艺参数优化的可行策略。

摘要：硅基材料因较高的理论比容量被认为是固态电池中最有前景的负极材料之一。然而，在充放电过程中，硅基电极材料和固态电解质容易发生界面失效，破坏了界面处的离子电子传输通路、引起电池内部阻抗增加以及电流密度分布不均匀，最终造成电池容量和循环寿命的衰减，这是设计高比能和长循环硅基固态电池时面临的挑战之一。本文首先从硅基材料的晶体结构、临界直径和电化学烧结方面阐述了界面失效的原因，并介绍了嵌锂数量对纯硅材料电子电导率、离子扩散系数、杨氏模量性能的影响。随后总结了应对固态电池中电极和电解质界面失效问题的多种方案，包括黏结剂、缓冲层的应用、电极材料结构设计以及电极材料和电解质的粒径匹配。此外，文章还强调了循环过程中施加相等且恒定的堆叠压力对电池性能的潜在影响。本文旨在阐明固态电池中硅基材料与电解质界面失效导致的电池容量衰减以及循环寿命下降的科学挑战，并从硅基材料设计、电极材料制备、电极材料和电解质匹配等方面提出了解决这些挑战的策略，为该领域的进一步发展指明了方向。

摘要：具有高红外隐身性能的武器系统在现代空战中发挥着重要作用,其隐身原理是通过改变喷管出口面积形状,减少飞机产生的红外特征信号,降低被侦测的概率。为实现喷管出口的面积调节与闭合,基于折纸原理设计一种新型可调喷管。首先,采用折纸原理简化喷管闭合规律,建立多机构单元三维模型,并对其进行运动学建模,获得喷管的运动学特性;其次,通过数值仿真和虚拟样机仿真对比可调喷管机构出口面积变化规律,验证机构运动学模型建立的合理性;最后,对喷管进行气动特性仿真研究,分析不同出口面积状态下喷管的综合气动性能。结果表明,该设计可快速实现喷管出口的面积调节与闭合,运动机构的控制规律误差不大于1%,调节过程稳定并拥有良好的运动特性;喷管喉道面积为0.6、0.3 m^(2)时推力系数分别为0.993和0.977,具有较优的综合气动性能。基于折纸原理的设计方法可为可调喷管的设计提供新思路,为后续的生产实践提供技术支持和理论依据。

摘要：随着航天器平台性能指标要求的提高,飞轮微振动对航天器平台的影响越加突出,需要对其进行振动抑制。根据飞轮上壳体的模态特性,提出一种圆环形黏弹性阻尼环结构的设计方法,并针对黏弹性阻尼环的敷设位置、厚度、宽度对其减振效果影响规律进行数值仿真与试验验证,验证圆环形黏弹性阻尼环的有效性。结果表明:圆环形黏弹性阻尼环结构对宽频振动具有良好的减振效果,黏弹性阻尼环的敷设位置对飞轮系统的各阶固有频率变化和减振效果起决定性作用,在飞轮外径的60%处敷设圆环形黏弹性阻尼环减振效果较好,宽度设计为飞轮外径的6%以内、厚度设计为壳体厚度的4倍以内时,随着宽度、厚度的增加,减振效果提高。

摘要：预冷型涡轮发动机具有用作高超声速飞行器动力装置的应用前景，但目前针对宽速域发动机部件间的匹配关系及气动性能的研究仍有不足。为了实现飞行器速度Ma 0～4、飞行高度0～30km水平起降的目标，以带预冷器的单轴涡喷发动机为研究对象，通过变比热容部件法建立整机稳态气动热力模型，考虑了来流高滞止总温对压气机部件的影响，分析了发动机沿特定爬升轨迹条件下的发动机性能变化规律和调节规律。结果表明，高速飞行时，过高的压气机入口温度易使压气机首级叶片负荷系数过高，后面级负荷系数快速降低，导致压气机增压比不足；采用进气道适度预冷的气动热力方案，可以使压气机维持在较大的折合转速及高效率区间，并降低叶片负荷系数；高空高速巡航状态下，冲压效应显著，加力模式可以改善发动机的热效率；为了使得预冷型发动机的飞行包线更加宽广，组合调节规律可采用压气机进口总温作为主要调节依据。为宽速域航空发动机气动热力方案设计和部件性能参数选择提供可行的参考依据。

摘要：焊接接头具有非均匀的微观组织和梯度过渡的力学性能及随机分布的焊接缺陷等特征,相较于其他结构更容易产生疲劳断裂,特别是焊接接头的疲劳载荷下的强度和寿命问题已成为工程界和学术界的研究热点。为了研究焊接接头的疲劳行为,开展了基于随机森林(RF)模型的焊接接头疲劳寿命预测模型的全新研究。通过采用RF和轻梯度提升机(LightGBM)2种不同的机器学习算法模型对焊接接头的疲劳数据集进行分析和预测,从中选择预测性能更优的机器学习模型;通过比较在不同几何形状下疲劳寿命的预测结果,评估几何形状对机器学习模型预测性能的影响;利用RF算法对输入条件进行重要度排序,分析焊接接头疲劳寿命的影响因素;通过计算模型在不同材料下的疲劳寿命结果验证机器学习模型的泛化能力。结果表明:机器学习模型对不同几何形状的焊接接头疲劳寿命的预测效果较好,且可用于预测在不同材料下的焊接接头疲劳寿命。研究结果对焊接结构的强度设计与焊接工艺参数优化等具有重要意义。

摘要：旋转爆震发动机具有结构简单、质量轻、成本低、推重比大等优势,可较好地改善推进系统功率输出、推重比和燃油效率,适用于吸气式发动机、火箭发动机及相关组合循环动力,是各类高超声速飞行器的理想动力。简要介绍了旋转爆震发动机的基本结构及性能特点,详细总结了国内外旋转爆震发动机的研究进展,提出了在燃料和氧化剂的喷射混合机理、爆震波的自持稳定和模态控制、上游与下游部件的匹配以及协同化设计、高效热管理和热防护技术、爆震发动机的组合推进应用技术方面需要进一步探讨的关键技术瓶颈,并对我国旋转爆震发动机技术未来发展提出了建议。

摘要：Ti_(2)AlNb合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金,作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重。针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求,结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法,从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析,讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题。分析结果表明,该合金在减重方面优势显著,且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配,无明显短板;具有可接受的冷、热加工性能,通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件;应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35.3%,应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3%。

摘要：为了研究复合材料的高低周复合疲劳特性,本文综合分析了现有的高低周复合疲劳试验平台设计思路及研究进展,以搭建适用于复合材料的复合疲劳试验平台。结合复合材料疲劳失效特性,设计了非对称哑铃型的二维编织复合材料试件用于复合疲劳试验。试验结果显示:试件在特殊设计的疲劳考核区发生断裂失效。失效部位的应变曲线既展现了受低周疲劳载荷作用时低频高幅值的变化特征,也具有受高周疲劳载荷作用时高频低幅值的变化特征,证明失效部位在试验中受到非干涉高低周复合疲劳载荷的持续作用。疲劳试验的顺利开展表明该研究为复合材料的复合疲劳试验研究提出一种试验方法。

摘要：先进航空发动机燃烧室设计要求对湍流火焰精确控制,现有模拟方法需提高精度和效率。输运概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型精度高,代数二阶矩(ASOM)湍流燃烧模型计算成本低,类比离散涡模拟思想,基于Da数将湍流燃烧场区分“高精度”和“低成本”2个区域,在输运方程框架下采用随机场TPDF(高精度)和ASOM(低成本)方法重构TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,以提高模拟的整体精度和效率。在大涡模拟(LES)-TPDF程序平台创建ASOM并进一步实现TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,用Flame D实验数据检验所建模型和方法。结果表明:所建模型的预测结果与实验值接近,而且能够兼顾精度和计算效率。