增材制造设计(DfAM)下的金刚石晶格结构研究

基于机械零件的增材制造设计,用仿自然式方法设计了一种金刚石晶格结构,对晶胞相对密度和等效弹性模量建立了数学模型,并拟合得到二者关系式,一系列的仿真验证结果显示理论研究所得关系式具有一定的正确性;对金刚石晶格填充结构提出变密度假设,并用仿真和压缩试验的方法进行了验证,结果显示,填充单元密度以受力点为中心渐渐减小的变密度结构拥有更好的抗压性能,同时验证了本文得出的等效弹性模量数学模型具有一定的正确性和适用性.本研究结果可应用于承压机械零件的实体夹层填充,对机械零件进行应力匹配变密度设计,以达到机械结构轻量化的目标.     

兰州化物所与美国加州大学洛杉矶分校合作制备出强收缩高能量密度水凝胶材料

环境响应型水凝胶,也称为“刺激响应”或者“智能”水凝胶,因为其高的含水量、弹性、渗透性、外界刺激响应性和大的变形等优点,被广泛应用于生物医学、软体机器人等领域。目前,大多数智能水凝胶的响应变形均凭借凝胶体内和体外渗透压的变化。然而,在这种渗透驱动机制下,凝胶材料的驱动力和响应速度间相互矛盾。要打破这个矛盾,需要从分子尺度设计并且提出一种异于传统“渗透型”水凝胶的非常规驱动机制。     

大型球铁水表壳加工工装设计与加工

针对表壳具有较多复杂曲面及三端加工特点及需求,通过对球铁水表壳的外形及加工特点进行分析,提出合理的设计加工工序方案,选用特种加工设备及专业的工装夹具.通过针对表壳外形及加工工艺特点设计专业的工装夹具达到一次装夹多工序同时加工,有效解决了传统加工工艺的多工序多道加工,提高加工效率并确保加工质量.     

淠史杭灌区量测水设施建设的实践

文章介绍了淠史杭灌区量测水工程建设布局,几种形式的量测方法在灌区的应用,提出了加强量测水设施运行管理的措施.     

基于逆向建模的铝合金薄壁件电弧增材再修复成形研究

基于结构光三维扫描尺寸采集技术、Geomagic软件数据处理与逆向重构技术、AMSlicerPro软件模型剖分切片与路径规划技术等,对铝合金ZL114A薄壁件的待修复区域进行逆向建模,通过焊丝ER4043电弧增材再修复试验完成薄壁样件的修复,利用无损探伤、显微硬度计、电子万能试验机及扫描电子显微镜等分析测试手段,对电弧增材再修复样件熔敷区域的性能与组织进行表征.结果表明:成形样件表面无开口缺陷,内部组织致密、无肉眼可见缺陷;修复区域顶部的显微硬度略高于底部,中间区域显微硬度稳定;平行于熔敷方向的试样力学性能均优于垂直于熔敷方向的试样,成形样件力学性能呈现一定的各向异性;修复区域组织Al-Si共晶呈细小条状分布于α固溶体中,并从底部指向顶部延伸,顶部Al-Si共晶分布更加弥散,对α基体的切割效应小,使得其性能比底部更优.     

基于GR4J-LSTM混合模型的洪水预报研究

为提高洪水过程预报的准确性，将概念性水文模型GR4J (modèle du Génie Ruralà4 paramètres Journalier)的预报流量耦合到长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory Neural Network, LSTM)中，构建了GR4J-LSTM混合模型，并与GR4J、LSTM模型进行对比。基于2012～2019年陆水水库汛期与洪水事件相关的数据集，并结合欧洲中期天气预报中心的3 h预报降水产品，驱动GR4J-LSTM混合模型，预报陆水水库3～12 h预见期的入库流量。最后采用平均影响值(Mean Impact Value, MIV)算法评估输入变量的相对重要性。结果表明：GR4J、LSTM和GR4J-LSTM模型均具有较好的模拟预报能力，但GR4J-LSTM混合模型的预报性能最优，既可以学习GR4J模型的产汇流过程，又提高了洪水预报的精度。研究成果可为洪水预报方案制定提供参考。     

我国水-能源-粮食耦合关系及影响因素

为缓解我国水、能源和粮食资源紧张问题，促进资源可持续利用，构建水-能源-粮食系统，利用耦合协调度模型对我国的30个省（自治区、直辖市）进行测算,并利用空间杜宾模型分析主要影响因素。结果表明：2003—2017年，我国能源、粮食评价[JP]指数高于水资源评价指数，系统综合评价指数逐年递增；大部分省份耦合协调度处于初级协调水平且呈现逐年上升的态势，个别省份耦合协调度濒临失调；耦合协调度空间自相关性较强，虽有明显波动，但是呈现逐年加强的态势；影响耦合协调度的主要因素有从业人口数、固定资产投资额、人均生产总值、人口总数、[JP]文盲人口占比、工业污染排放、城镇化。     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

高地下水复杂地层盾构隧洞围岩渗透系数及外水荷载的反演分析

引汉济渭二期工程南干线神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞位于高地下水复杂地层中，隧洞开挖后围岩渗流场将发生重分布，因此，准确反演围岩渗透系数和计算衬砌外水荷载是隧洞衬砌结构设计与分析的基础。为此，采用ＡＢＡＱＵＳ对引汉济渭二期工程南干线典型隧洞开挖后围岩的渗流场分布规律进行了反演分析。结果表明:隧洞开挖后洞周5ｍ范围内孔隙水压力的重分布较为明显；当神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞围岩的渗透系数分别为3．0×10－7ｍ／ｓ、4．0×10－7ｍ／ｓ、4．0×10－8ｍ／ｓ时，所得开挖后渗流量与地勘报告提供的涌水量最为接近；作用于神禾塬隧洞、少陵塬隧洞、白鹿塬隧洞衬砌的外水荷载分别为0．071ＭＰａ、0．081ＭＰａ、0．252ＭＰａ。本文研究成果可为引汉济渭二期工程输水隧洞及类似工程的衬砌结构设计提供理论依据。     

高吸水性树脂提高井壁混凝土水密性能的机理

裂缝的产生会导致井壁混凝土的水密性能和耐久性能降低.高吸水性树脂(SAP)可在裂缝中膨胀并堵塞裂缝,从而提高井壁混凝土的水密性能和耐久性能.但SAP堵塞裂缝的机理仍需进一步研究.探究了SAP对混凝土力学性能的影响.通过水渗透测试分析了SAP的裂缝堵塞效果.并借助X射线计算机断层扫描技术探究了裂缝中SAP颗粒的形态特征.结果表明,SAP的掺入导致混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度略有减小.SAP的掺入也会导致预开裂砂浆中的水流速减小,水流速的减小程度随SAP掺量的增加而增大.SAP可在SAP孔中膨胀并堵塞SAP孔位置的裂缝,说明SAP导致水流速减小的原因是SAP能够在裂缝中发生膨胀.