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高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

摘要:高钢级管道环焊缝作为油气管道关键薄弱环节一直受到工程界与科研界的关注,它作为一种典型的焊接结构具有明显的非均质性,这会导致环焊缝材料轴向力学性能无法准确测试,严重影响管道环焊缝安全评价的准确性。基于MATLAB-PYTHON-ABAQUS联合仿真提出了一种高钢级管道焊缝区材料应力应变本构关系优化反演方法。开展了4组不同缺口尺寸的单轴拉伸试验,得到了各试样的载荷位移曲线;利用贝叶斯正则化反向传播(BRBP)神经网络与灰狼优化算法(GWO)得到了焊缝区材料真实应力应变本构关系,并通过试验数据充分验证了本构关系的准确性,结果表明相对误差小于1%。所提出的反演思路同样适用于均质金属材料大应变范围应力应变曲线的测定。该反演方法的提出可为高钢级管道环焊缝安全评价提供准确的应力应变本构关系及强度匹配关系,进一步保障了油气管道的安全运行。
钢铁 2024年09月30日
碳纤维增强聚合物复合材料水导激光切割损伤机理研究

碳纤维增强聚合物复合材料水导激光切割损伤机理研究

摘要：碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料在水导激光加工后，切缝表面和横截面存在热损伤，这些损伤是影响材料力学性能、降低材料服役性能的重要因素。针对该问题，采用试验方法分析了加工参数对沟槽几何形貌和表面形貌的影响规律，研究了沟槽表面和横截面的热损伤形成机理。研究结果表明：高激光功率、低脉冲频率和低切割速度可有效增大沟槽深度；激光与材料的相互作用和水射流的冲刷作用是形成沟槽表面热损伤的主要原因。在2mm厚CFRP切割试验中发现：横截面热影响区宽度与纤维排布方向有关，0°碳纤维热影响区宽度最大，45°和135°碳纤维热影响区宽度次之且宽度相近，90°碳纤维热影响宽度最小；另外，提高水射流速度有利于抑制热影响区的扩展，水射流速度由80m/s提高至120m/s，最大热影响宽度缩小35.7%。
复合 2024年09月30日
钛合金型材多点三维热拉弯成形工艺及其微观组织演化

钛合金型材多点三维热拉弯成形工艺及其微观组织演化

摘要：为解决钛合金等难加工材料型材的三维弯曲成形问题，提出了多点三维热拉弯成形工艺并研制了成形装备。通过成形试验探索了预拉伸量、补拉伸量和成形温度等工艺参数对TC4钛合金Ｌ形截面型材的三维热拉弯成形规律，其中成形温度是影响回弹变形的最主要因素，当温度一定时，采用预拉伸量为100%εs、补拉伸量为20%εs时（εs为屈服应变参数），型材达到最佳的成形状态。基于成形试验和材料力学性能测试结果建立了预测多点三维热拉弯成形工艺成形过程和回弹过程的有限元仿真模型，回弹预测误差小于15%，验证了模型的有效性。此外，对成形前后的TC4钛合金进行了微观组织观测，研究结果表明，与初始未变形样件相比，三维热拉弯成形后的TC4钛合金产生了相变，（10ī0）晶面织构强度显著提高，两相晶粒尺寸均有所减小，TC4钛合金成形件的塑性变形能力得到了提高，且几何必需位错密度有所增大。
有色 2024年09月30日
车身多性能约束下的一体压铸三角梁轻量化设计

车身多性能约束下的一体压铸三角梁轻量化设计

摘要：系统性地构建了一体压铸结构的优化方法，基于车身系统超单元模型实现多性能约束下的车身压铸件轻量化设计。首先，缩减复杂的车身系统，针对连续的车体结构，提出了子系统划分原则和方法，分别对各子系统进行超单元缩减，保证车身系统模型的分析精度并提高计算效率，为快速优化奠定基础；其次，同步考虑压铸结构单体性能和车身系统性能，采用折衷规划法归一化静动态子目标并构建综合目标函数，应用层次分析法得到子目标权重系数，进而开展了多模型拓扑优化，确定了加强筋位置分布；进一步地，同步考虑可设计与可制造性，对压铸结构变厚度拔模面进行参数化定义，并在优化过程中施加制造约束，基于构造的组合代理模型完成厚度参数设计。研究结果表明：在保证分析精度的前提下，缩减的车身系统模型可节省97.3%的计算资源；通过优化，在大幅提高车身一体压铸三角梁结构相关性能的同时，可实现轻量化，表明了所提方法的正确性和实用性。
汽车 2024年09月30日
超疏水表面加工技术及耐磨性能研究进展

超疏水表面加工技术及耐磨性能研究进展

摘要:当前制备的超疏水表面耐磨性能普遍较差,因而其在各领域的应用受到限制。研究表明微纳结构和低表面能是实现功能表面超疏水性能的关键因素,因此,首先基于超疏水表面作用机制,对超疏水表面织构进行了归纳,旨在通过优化表面织构来解决微纳结构易磨损难题;然后对超疏水表面加工技术进行了梳理总结,从成本和效率两个方面分析了降低表面能的措施,为拓展超疏水表面加工体系提供思路;进而详细总结了超疏水表面耐磨性的分析手段,并阐述了提高超疏水表面耐磨性的方法;最后,展望了耐磨性超疏水表面的未来发展前景,以期推动超疏水表面在工程中的大规模应用。
机械 2024年09月30日
磷酸铁锂电池循环利用：从基础研究到产业化

磷酸铁锂电池循环利用：从基础研究到产业化

摘要：磷酸铁锂（LiFePO4）电池因其良好的循环性、高安全性、低成本在电动汽车和储能领域得到广泛应用，市场保有量的持续增加引发了对废旧LiFePO4电池循环利用的更多重视；然而LiFePO4自身的价值属性不突出、综合回收技术壁垒偏高，导致废旧LiFePO4电池的高值回收仍是LiFePO4电池循环利用的关键问题。本文总结了LiFePO4电池的退役路径和再生利用路径，从预处理、资源再生两方面梳理了LiFePO4正极废料再生利用的研究进展，得出了直接再生更具应用潜能但仍处于技术初步研究阶段、间接再生适合原料复杂性较高或需要高价值资源储备情况的基本判断。着眼LiFePO4正极废料再生利用产业化发展，识别出发展前提、发展关键、发展保障3个方面的产业化重要因素，展示了LiFePO4全组分短程再生利用技术及其万吨级生产线应用案例。进一步阐述了退役电池残能检测、智能化拆解预处理、正极废料直接再生等LiFePO4电池循环利用技术的发展趋势，原料来源及使用状况复杂、多种金属杂质精深脱除、正极材料更新换代等LiFePO4电池循环利用技术的应用挑战，提出了规范管理并顺畅回收渠道、加快关键技术攻关与应用转化、加强宣传和推广力度以提高市场接受度等发展建议，以畅通LiFePO4电池从基础研究到产业化的创新路径，促进LiFePO4电池循环利用及关联产业绿色发展。
新能源 2024年09月30日
航空工程科技未来20年发展战略研究

航空工程科技未来20年发展战略研究

摘要：在航空强国建设稳步推进的背景下，航空工程科技涉及专业领域多、技术风险高、资金投入大、发展周期长，需要制定长期、稳定的发展战略，才能集中力量突破航空工程科技的关键核心技术，实现航空工业的可持续发展。本文从民用飞机、航空动力、机载系统、空管系统4个方面出发，总结了世界航空工程科技发展态势，梳理了我国航空工程科技发展现状；识别出基础研究及技术储备、系统集成与产品体系研究、航空动力技术、机载系统研发及试验、航空维修能力、工业软件及基础元器件等方面的不足。在此基础上，论证提出了未来20年我国航空工程科技发展构想，着重阐述了超声速客机、高速旋翼机、新能源飞机、混合电推进系统、新一代空管技术、智能化客机技术、全复合材料航空发动机技术、复合材料智能修复技术等未来项目部署的重点方向。研究建议，将航空强国建设列入国家中长期战略规划，强化科技创新体系建设，加强跨领域协作，注重国际合作，精准支撑未来20年航空工程科技发展。
航空 2024年09月30日
2023年度全球化工、冶金与材料工程前沿

2023年度全球化工、冶金与材料工程前沿

摘要：化工、冶金与材料工程领域组研判得到的Top 11 工程研究前沿的核心论文情况中，“低碳节能冶金反应器设计与流程优化”“用于高效电化学储能的集成式一体化电极研究”“超分散单原子合金催化材料的高效制备及催化机制”是专家推荐的前沿；其他前沿则是基于数据由专家研判而来。电催化、单原子催化和本征安全电池相关主题，一如既往，仍然是科研人员热衷的方向，篇均被引频次超过200.00。
报告 2024年09月30日
碳纳米管杂化结构增强复合材料电学和力学性能研究进展

碳纳米管杂化结构增强复合材料电学和力学性能研究进展

摘要：碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的电学、热学、力学等性能，被广泛地用作复合材料的增强剂。根据碳纳米管杂化结构类型，综述了碳纳米管/颗粒材料、碳纳米管/纤维材料、碳纳米管/片层材料、碳纳米管/轻质泡沫材料等结构在电学性能和力学性能方面的研究进展，阐述了各种杂化结构的电学性能和力学性能增强机理，分析了各种杂化结构的优势，为碳纳米管杂化材料的构建和设计提供了依据。
复合 2024年09月30日
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