摘要：利用有限元方法探究了颗粒体积分数、颗粒的应变硬化指数、颗粒的间距以及网状结构对新型非晶合金复合材料即金属玻璃基复合材料(Metallic Glass Composites,MGCs)强度和韧性的影响。结果表明:随着颗粒应变硬化指数的增大,复合材料的强度和韧性都有很大提高,颗粒体积分数的增大、颗粒间距的变小和网状结构排布也将提高复合材料的韧性。这些都有利于设计出有较好韧性的复合材料。

摘要：基于自由体积理论和Ramberg-Osgood模型,并利用ABAQUS软件,建立颗粒随机分布代表性体积单元模型,模拟了Ti_(64.5)Zr_(14.5)V_(18.5)Cu_(2.5)颗粒增韧Ti基金属玻璃基复合材料在单轴拉伸状态下的微结构效应,讨论了颗粒的体积分数、团聚数目、长径比、定位取向和界面对金属玻璃韧性的影响。结果表明:提高颗粒体积分数能显著提高复合材料的塑性,但部分牺牲了复合材料的强度;增大颗粒长径比能够增强复合材料的塑性和屈服强度;使颗粒的取向与荷载方向成90°或0°,不仅增强了复合材料的塑性,而且与其他排布相比也增强了复合材料的强度;减少团聚数目至2个以下,能明显减少金属玻璃基复合材料的塑性和强度的损失,使团聚中颗粒与荷载成90°,却能改善复合材料的塑性和强度;在颗粒增韧金属玻璃基复合材料中加入零厚度界面,能观察到在主剪切带上颗粒和基体在界面处脱粘,得到与实验现象更加吻合的结果。通过上述的研究能够很好地理解复合材料的微结构效应,并有利于材料的设计。

摘要：生物材料优化的几何拓扑和轻质高强的特点对航空航天结构和材料设计具有重要启示．用扫描电子显微镜、原子力显微镜和粗糙度仪观测东方龙虱鞘翅的表面形貌和截面微结构,结果表明其表面非常光滑,Ra0．725 μm,与磨削加工表面相当;鞘翅上有规律的分布着微米级的凹陷; 横截面可见交错的空腔和孔道结构,材料绕空腔或孔道成层状分布．用纳米压痕仪测试东方龙虱鞘翅的硬度和弹性模量分别为0．473 GPa和8．16 GPa,显著高于花金龟、巨锯秋甲、双叉犀金龟的值;鞘翅的机械性能有明显的分布特征,该结果为开展轻质结构的拓扑优化和复合材料设计提供了很好的启示．

摘要：颤振是风力机叶片超大化发展必须解决的首要难题,气弹模型测振风洞试验是其最有效的预测方法之一,但传统方法无法精确解决模型相似比和测量精度的难题。本文提出一种基于主梁刚度等效原则的超长柔性叶片气动/刚度映射一体化三维完全气弹模型设计方法,采用高速摄像技术和高频六分量天平进行全风向角同步测振和测力风洞试验;系统研究了NREL‑15 MW超长柔性叶片的非线性动态响应频谱特性,对比分析了基于叶尖位移与叶根反力的风力机叶片颤振性能和临界失稳状态,发现了采用叶根反力来预测颤振性能的可行性,提出了超长柔性叶片颤振失稳预测的叶根反力法。研究表明:本文提出的气弹模型设计和实验方法能精确有效地模拟风力机叶片动力性能与颤振行为,试验发现超长柔性叶片在桨距角为93°~96°和284°~287°区间内发生颤振,颤振区间内颤振临界风速随桨距角的增大呈现先减小后增大的趋势,在桨距角为94°时达到最小,其风洞临界风速为5.4 m/s;叶根反力与叶尖位移存在一致发散性和强相关性,提出的叶根反力颤振指标δ≥2%时,风力机叶片进入颤振临界状态。

摘要：涡轮转子是燃气涡轮发动机的核心部件。受到蜘蛛网强韧性和协同承载特性启发,提出了蛛网仿生结构(SWS)SiC/SiC陶瓷复合材料涡轮叶盘的制备方法,通过SWS预制体设计与成型,完成了SWS-SiC/SiC涡轮叶盘制备,表征了SWS-Si C/Si C涡轮叶盘性能。结果表明:所制备SWS-Si C/Si C涡轮叶盘的破裂转速达到n=118000 r/min(叶尖线速度达到702.84 m/s),是常规2D-Si C/Si C涡轮叶盘破裂转速的3.09倍,是某燃气涡轮发动机涡轮叶盘设计转速(n=85000 r/min)的1.86倍;经设计转速测试后,所制备SWS-SiC/SiC涡轮叶盘的一阶、二阶、三阶频降分别是:0.41%、0.03%和0.26%。

摘要：现有风力机叶片颤振分析大多关注颤振临界状态预测,忽略了非线性更为显著的颤振后形态和能量耗散。本文基于变分渐进梁截面法设计了新型超长柔性叶片气动-刚度-质量映射一体化三维弹性模型,采用高速摄像技术和高频六分量天平进行了同步测振、测力风洞试验,分析了风力机叶片颤振敏感风向区间与临界风速组合规律,最后基于叶尖风振响应、气动阻尼和能量,系统研究了风振敏感工况风振响应下风力机叶片能量演变规律和颤振临界风速后的形态特性,揭示了风力机叶片颤振后能量耗散机制。研究表明:提出的风力机叶片弹性模型设计和试验方法能有效模拟结构动力性能与颤振行为;风力机叶片的桨距角93°~96°和284°~286°区间属于风振敏感区间,在该区间内超过临界风速即可发生大幅锁频振动;存在能量积累突变界线,超过该界线对应风速后的能量积累尤为显著,表现出风致振动能量随时间呈现显著的非平稳特性;颤振后气动负阻尼是结构系统发散的主要原因。

摘要：本文首先根据缠绕三通管过渡区域的需要对三通管进行建模,然后针对过渡区域的具体情况进行缠绕线型规划,将三通管过渡部分分为三个缠绕区分别设计缠绕线型,并安排线型的缠绕顺序以保证缠绕过程的顺利进行,最后针对网格化后的三通管利用网格缠绕理论查找纤维轨迹落纱点,经后置处理后生成机床缠绕代码进行三通管缠绕成型实验。

摘要：设计了一种基于DSP的数字化控制PWM调速送丝系统,分别采用双极模式和受限单极模式两种方式进行送丝实验,两种模式采用不同的采样方式和控制方式。实验结果表明,在电网电压波动和送丝软管从平直状态到软管中部弯绕φ400 mm一圈情况下,发现两种送丝方式都能满足要求,而采用受限单极模式PWM控制方式时送丝性能最好,送丝速度最稳定。

摘要：钾离子电容器是一种新型的电化学储能器件,碳基材料被认为是最有前途的储钾候选材料之一.然而,K+半径较大使得迁移速率缓慢,脱嵌过程中材料的结构易破坏,导致性能显著下降.因此,开发出低成本的碳材料来适应K+扩散的热力学与动力学需求,已成为当前发展的瓶颈.煤沥青是煤焦油经蒸馏提取液体馏分后得到的残余物,它的组成主要为稠环芳烃,具有高的含碳量、可塑性好、资源集中、价格低廉等显著优点,是一种优质的碳基材料前驱体.鉴于此,本工作采用煤沥青作为碳源、聚四氟乙烯为氟源,氯化钠为模板剂,通过直接高温碳化的策略制备了氟氮共掺杂的多孔碳纳米片(FNCPC).研究表明,纳米片层的结构设计有效缩短了离子的传输路径,F、N共掺杂拓宽了碳的层间距,缓解了体积膨胀问题,并且形成更多的表面缺陷,可为K+的存储提供更多的反应活性位点.此外,电化学动力学分析和密度泛函理论(DFT)表明,FNCPC具备显著的赝电容特性和强的对K吸附能.得益于结构和化学性质的协同优化,FNCPC负极展现出优异的储钾能力(2 A·g^(-1)电流密度下具有212.8 mAh·g^(-1)的比容量)和循环稳定性.进一步将商业化活性炭(AC)为正极,FNCPC为负极构筑了钾离子电容器(AC//FNCPC),该器件能实现最大的能量密度为87.5 Wh·kg^(-1),并且在循环3000次后具有86.1%的容量保持率,展现出广阔的应用前景.

摘要：设计了一种基于DSP的数字化控制PWM调速送丝系统。该系统采用感应电压负反馈的控制方式,并在传统PI控制的基础上,结合模糊控制,构成模糊PI控制器,实现转速的在线调节。实验证明,此送丝系统具有优良的静、动态特性和良好的送丝控制线性度,在负载突变时,调节迅速。可较好满足CO2气体保护焊送丝机控制工作要求。