Thermal properties of hierarchical YSZ and LZO ceramic microspheres with multi-scaled voids investigated by using theoretical,experimental and simulation methods

Heat transfer within ceramic feedstock powders is still unclear, which impedes optimization of the thermal and mechanical properties of the thermal sprayed coatings. The microspheres (yttria-stabilized zirconia YSZ and lanthanum zirconate LZO) were prepared via the electro-spraying assisted phase inversion method (ESP). The thermal properties of the two ESP microspheres and a commercial hollow spherical powder (HOSP) were investigated by using theoretical, experimental, and simulation methods. Thermal conductivity of the single microsphere was estimated via a novel nest model that was derived from the Maxwell-Eucken 1 and the EMT model. Thermal conductivity of a single YSZ/LZO-ESP microsphere prepared at 1100–1200 °C was within 0.36–0.75 W/m K, which was ～ 20 % lower than that of a single YSZ-HOSP microsphere with a similar porosity. Heat flux simulation showed that high tortuosity around the multi-scaled voids of the ESP microsphere led to a more efficient decrease in thermal conductivity compared with total porosity.     

Thermoelastic analysis of laminated composite and sandwich shells considering the effects of transverse shear and normal deformations

Abstract

In the present study, thermoelastic analysis of laminated composite and sandwich shells (cylindrical/spherical) is presented using fifth-order shear and normal deformation theory. The significant characteristic of the present theory is that it includes the effects of both transverse shear and normal deformations. The mathematical formulation uses the principle of virtual work to derive the variationally consistent governing equations and traction free boundary conditions. To obtain the static solution, these governing equations are solved by employing Navier’s solution technique. The shell is subjected to a mechanical/thermal load sinusoidally distributed over the top surface of the shell. The thermal load linearly varies across the thickness of the shell. The present results are compared with other higher-order models and 3D elasticity solution wherever possible. Thermal stresses presented in this study will act as a benchmark for the future work.     

二甲醚球形扩散火焰的熄火机理研究

采用改进的PREMIX模型及"化学爆炸模式分析(CEMA)"方法,对二甲醚(DME)球形扩散火焰的熄火机理进行数值诊断,分析环境氧气摩尔分数(X_(O_2))及详细基元反应对熄火极限的影响,利用"爆炸因子"和"分岔因子"的概念,确定控制DME球形扩散火焰熄火的关键反应动力学因素。结果表明:DME冷焰具有比热焰更宽的可燃范围;冷焰对X_(O_2)的敏感性弱很多,热焰中具有正特征值的CEM首次出现在最高温度处;在熄火极限附近,CEM的特征值变为虚数,说明熄火伴随着振荡;热焰的熄火主要由小分子所参与的高温反应所控制,而冷焰熄火主要由大分子所参与的低温反应所控制。     

面向踝部康复的广义球面并联机构型综合

针对现有踝关节康复机器人难以充分拟合踝关节复杂运动，人机相容性较差的问题，提出一系列与踝关节实际骨结构匹配程度更高的串联等效拟合模型。为满足踝关节串联等效拟合模型对康复机器人机构本体的功能需求，给出一种具有串联等效拟合模型的广义球面并联机构型综合方法。首先枚举出广义球面机构的基本构件及运动副，并依此构造出广义球面支链。继而基于螺旋理论分析单支链以及多支链组合对动平台的约束性能，给出支链的组合条件与原则，阐明不同支链在机构中作用的异同，并依此归纳出位置支链和姿态支链两类广义球面基本支链。最后基于基本支链的约束特性，根据支链组合条件，综合出一系列适用于踝关节康复机器人本体研究的广义球面并联机构，并通过螺旋理论证明其与踝关节串联等效拟合模型的自由度数及性质具有一致性，为此类康复机器人本体设计提供理论依据。     

球头铣刀铣削球面的表面形貌建模与仿真研究

基于齐次坐标矩阵变换原理和矢量运算法则，建立了工件坐标系下球头铣刀扫掠面的数学模型，基于Z-MAP法设计了球形表面形貌的生成算法，利用该算法对球头铣刀分别采用3D环绕法和放射加工法这两种典型走刀路线加工凸球面，并对加工后的表面形貌进行了仿真，通过分析对比仿真结果，发现3D环绕法更有利于减小表面粗糙度。同时，仿真结果和试验结果具有较高的吻合度，表明该仿真方法是可靠的，可以用于实际生产中球头铣刀铣削球面表面形貌的预测。     

120t转炉炉体设备适应性技术改造

针对120 t转炉炉体变形,通过对球面螺栓及球面垫重新选材,以及对炉壳过渡段整形修复,最终实现提高球面垫磨损的三点球面支撑综合性能及消除炉壳结构修复工艺隐患,从而可为球面支撑技术补强及大面积炉壳连续曲面的修复提供参考。     

光学球罩数控抛光工艺关键技术研究

光学球罩被广泛应用于各类光电系统中,其面形精度制约着光电系统的成像质量。随着数控技术的发展,数控加工技术逐渐成为目前光学加工行业的主流发展方向。基于高质量的铣磨表面,为了能够在准球心高速抛光工艺中实现等去除量加工,本文对同步抛光技术进行了理论分析及数学模型推导,并通过实验证明,同步抛光技术可以有效地提升加工效率,获得高质量的光学表面。     

基于双应力加速寿命试验的关节轴承寿命预测与可靠性分析

自润滑关节轴承寿命主要是由衬垫的磨损性能决定的,但衬垫的磨损一般是非线性的,使得寿命难以预测。采用同时改变载荷和摆频2种应力的方法进行加速寿命试验,建立以pv值、磨损量退化数据为输入参数,寿命值为输出参数的灰色神经网络预测模型。经验证该预测模型对关节轴承寿命预测的最大误差仅为7.33%,平均误差仅为3.892%。对不同加速应力下自润滑关节轴承可靠性进行评估,结果表明,关节轴承的可靠性在L_(10)(可靠度为90%时的寿命)之前下降趋势缓慢,然后迅速下降,pv值越大可靠性下降越迅速;随着pv值的增大,关节轴承寿命近似呈指数下降,经验证可用逆幂率加速模型反映二者关系。     

采用图像分析技术对球形Ti-6Al-4V粉末粒形的定量分析

采用图像分析技术对4种不同方法制备的球形Ti-6Al-4V粉末进行粒形的定量分析,分别测量了粉末的球形度、椭圆率、赘生物指数及粗糙度。结果表明:4种方法制备的粉末平均球形度均在90%以上。等离子旋转电极雾化法(PREP)、等离子火炬雾化法(PA)、等离子惰性气体雾化法(PIGA)、电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制得粉末球形度依次降低,粗糙度依次增加。PREP、PA、EIGA、PIGA法制得粉末的表面卫星球粘附依次增加。对于PREP法制得粉末,粉末粒径范围越细,球形度越高,平均粗糙度越小。粉末粒形指标的差异与其制备方法的原理有关。采用图像分析技术可以实现对金属粉末粒形指标的科学定量分析。