基于响应面分析的结构参数对蒸汽喷射泵性能的影响

为了更准确地优化蒸汽喷射泵的结构参数, 提高喷射泵的性能, 选取A (喉径比) 、B (扩散器锥度) 、C (喉管长度与直径的比值) 、D (喷嘴距) 为优化变量, R (引射系数) 为目标响应, 将数值模拟法与响应面法相结合, 建立了能够较好反映各优化变量对引射系数的响应回归模型。通过方差分析和分析建立的响应面3D图, 得出:喉径比、扩散器锥度以及喷嘴距对喷射泵性能有显著影响, 且喉径比与扩散器锥度都与喷嘴距有较显著的交互作用, 借助Design Expert软件优化后得到在考虑这些交互作用下的最优结构参数组合为:A=0.11, B=8.75°, C=3, D=36 mm。研究结果为准确的选取蒸汽喷射泵的结构参数, 提高喷射泵的性能提供了新方法。     

基于响应面的装备零件再制造激光熔覆工艺参数优化

为了优化装备零件再制造激光熔覆工艺参数, 提高熔覆层的质量, 选取激光功率 (A), 送粉量 (B), 扫描速度 (C) 为优化变量, 将熔覆层高度 (H) 和宽度 (W) 作为响应指标, 基于响应面分析法, 利用Design-Expert软件设计中心复合实验, 对实验结果进行方差分析, 建立工艺参数相对于响应指标的回归预测模型。通过分析建立的摄动图与3D响应面, 结果表明:激光功率与送粉量对于熔覆层高度和宽度的影响最为显著, 同时送粉量与扫描速度、激光功率与送粉量的交互作用分别对于熔覆层高度和宽度有显著影响。装备零件再制造激光熔覆的最优工艺参数为:激光功率3.94 kW, 送粉量60 g/min, 扫描速度4mm/s。     

SiC_p/Al超声辅助磨削工艺参数对加工表面质量影响研究

为了研究磨削工艺参数对SiC_p/Al复合材料加工表面质量的影响,采用超声辅助磨削的方法加工SiC_p/Al工件。考虑主轴转速、进给速度和磨削深度的常用取值范围,设计了16组实验,超声辅助磨削SiC_p/Al工件后,测量了工件的表面粗糙度、表面破碎率、轮廓偏斜度和轮廓陡峭度,分析了3个工艺参数对4个表面质量评价指标的影响,得到了4组加工工艺参数的最优组合。结果表明,主轴转速对4个参数的影响程度都最大,4组工艺参数的最优组合相差较大。在所选的工艺参数范围内,使工件表面粗糙度对较低的最优组合为A_4B_1C_1,即转速为7 000r/min,进给量为10mm/min,磨削深度为10μm的磨削工件表面。     

高质量水系钠离子电池正极Fe4[Fe(CN)6]3的合成及其电化学性能

采用水热法合成高质量的Fe₄[Fe(CN)₆]₃(HQ-FeHCF)纳米材料, 并对材料进行X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM)和热重分析测试(TGA)等表征。结果表明：Fe₄[Fe(CN)₆]₃呈规则立方体, 颗粒大小约500 nm, 属面心立方结构。Fe₄[Fe(CN)₆]₃在NaClO₄-H₂O-聚乙二醇电解液中1C、2C、5C、10C、20C、30C和40C的容量分别为124、118、105、94、83、74和64 mAh·g ^-1, 表现出优异的倍率性能; 以5C倍率循环500次, 容量保持率接近100%, 表现出极佳的循环稳定性。以Fe₄[Fe(CN)₆]₃和磷酸钛钠分别为正负极的全电池工作电压高达1.9 V, 能量密度可达126 Wh·kg ^-1; 以5C倍率恒流充放电测试140次后全电池容量保持率为92%, 且库伦效率始终接近100%。     

基于仿真方法的CFRP复合材料孔隙率与超声衰减系数的关系

为从超声衰减机制角度解释碳纤维增强树脂基（CFRP）复合材料孔隙率P与超声衰减系数α之间呈非唯一对应关系的原因,针对厚度为2 mm的热压罐成型单向CFRP层板,建立了具有不同孔隙尺寸的CFRP模型（P=0.5%~3.5%）,并采用数值计算方法得到衰减系数α值。当孔隙横向尺寸D=56 μm,即归一化波数kD=2π D/λ <1（超声波波长λ ≈560 μm）时,α随P增大而缓慢线性增加;当D=93 μm（kD ≈ 1）时,α随P增大呈对数增长。仿真结果表明,超声波在含孔隙CFRP中传播时,随着归一化波数的不同,超声波衰减可能包括瑞利散射和随机散射两种机制,孔隙形貌的随机复杂性导致CFRP孔隙率与超声衰减系数之间呈现非唯一对应关系。     

由小尺寸试件确定混凝土的断裂韧度与拉伸强度

该文利用骨料最大粒径d_max=10 mm,试件高度W依次为60 mm、80 mm、100 mm、140 mm、160 mm,厚度B=40 mm的小尺寸三点弯曲梁试件,来确定无尺寸效应的混凝土断裂韧度K_IC与拉伸强度f_t。区别于现有尺寸效应模型关注于\     

基于多目标遗传算法的山药真空干燥工艺优化

为了得到山药切片真空干燥的最优工艺参数,以平均干燥速率Y₁、单位能耗Y₂、复水比Y₃和白度指数Y₄为试验指标,以干燥温度T、压强V和切片厚度L为影响因素进行进行Box-Behnken响应面优化试验,通过多元非线性回归分析建立各指标的数学模型,最后分别使用加权评分法和遗传算法进行多目标优化。结果表明:多目标遗传算法优化结果更合理,得到的山药切片真空干燥最优工艺参数为:干燥温度63.76℃、压强0.0532 MPa和切片厚度2.46 mm,所对应的指标值为:平均干燥速率0.00897 g/(g·min)、单位能耗14.205 kW·h/kg、复水比2.078和白度指数81.220。     

基于径向基函数的冷却塔风场重构

采用径向基函数法根据风洞试验结果对冷却塔的塔筒外表面进行风场重构,比较了重构前后喉部高度处迎风点和背风点的时程风压系数的相对误差,得出当体型常数C=0.5 C_max时（C_max为C值的最大取值）,在整个采样时间内绝大多数时程风压系数的相对误差在5%以内;将若干子午线上和环线上的重构结果与刚性模型测压风洞试验结果进行对比,证明了重构前后风压系数分布一致;分析了径向基函数中3种不同的C值对重构风场的影响,得出在这3种C值重构的结果中,取C=0.5 C_max时重构的效果最好;最后比较了两种不同点集密度重构风场的风场特性,得出加密前后风场特性不变的结果,为优化后续的结构瞬态动力响应分析提供了依据。该文研究表明,基于径向基函数法进行冷却塔风场重构是一种简单、有效的方法。     

含SiC阵列改性涂层的新型SiC/Cf复合材料吸波性能研究

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料, 采用化学镀结合高温烧结两步法制备了具有SiC阵列改性涂层的新型SiC/C_f复合材料。采用不同手段表征SiC/C_f复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明: 碳纤维表面包覆大量结合紧密、垂直表面向外生长的SiC阵列, 且阵列分布均匀, 高度约为1.4 μm。当SiC/C_f复合材料厚度在1~2 mm范围内时, 随厚度增加, 最小反射损耗(RL_min)由高频向低频移动; 当厚度为1.8 mm时, 在8.31 GHz下的RL_min为-40.653 dB, 有效吸收带宽为1.11 GHz(RL < -10 dB); 当厚度为1.5 mm时, 有效吸收带宽可达2.42 GHz, 且厚度为1.3~1.8 mm时, RL_min均小于-20 dB。SiC阵列改性碳纤维新型SiC/C_f复合材料有望成为一种轻质高效的电磁波吸收材料。     

基于微量油膜附水滴技术的切削参数优化北大核心CSCD

为探索研究微量油膜附水滴(Oils on Water,OoW)技术在切削中对表面粗糙度的影响,选出较适宜的切削用量,通过进行浇注乳化液和OoW切削液的切削工件表面粗糙度对比试验,分析了两种切削液的冷却润滑性能,再利用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM),选择切削速度、进给量和背吃刀量作为优化变量,表面粗糙度(Ra)作为响应性能指标,设计中心复合实验,利用Design-Expert软件建立了相对应的响应分析模型,并对所建模型进行了可靠性验证,试验结果表明,使用OoW进行切削润滑,能够更明显地降低工件表面粗糙度,通过研究工艺参数间的交互作用,得到了各工艺参数间的最优组合为:切削速度为119.97 m/min,进给量为0.14 mm/r,背吃刀量为0.48 mm。     

基于响应面的装备零件再制造激光熔覆工艺参数优化北大核心CSCD

为了优化装备零件再制造激光熔覆工艺参数,提高熔覆层的质量,选取激光功率(A),送粉量(B),扫描速度(C)为优化变量,将熔覆层高度(H)和宽度(W)作为响应指标,基于响应面分析法,利用Design-Expert软件设计中心复合实验,对实验结果进行方差分析,建立工艺参数相对于响应指标的回归预测模型。通过分析建立的摄动图与3D响应面,结果表明:激光功率与送粉量对于熔覆层高度和宽度的影响最为显著,同时送粉量与扫描速度、激光功率与送粉量的交互作用分别对于熔覆层高度和宽度有显著影响。装备零件再制造激光熔覆的最优工艺参数为:激光功率3.94 k W,送粉量60 g/min,扫描速度4mm/s。     

基于灰色关联分析及GA BP模型的岩体爆破块度预测

在土石坝筑坝材料的爆破开采过程中,准确预测岩体爆破块度并进行块度控制,可保证土石坝的填筑质量。结合长河坝工程的过渡料现场爆破试验,采用灰色关联分析法分析影响爆破块度的主要因素,以此选取孔距、不均匀系数等分别作为预测模型的输入、输出参数,并采用遗传算法(GA)优化反向传播(BP)神经网络,建立了预测爆破块度的GA-BP模型。该模型的工程应用结果显示,不均匀系数C_u、曲率系数C_c、分形维数D预测值的平均相对误差分别为5.918%、8.862%、2.867%,且预测级配曲线的线形及走向均与实际结果较为接近,表明预测效果良好。对比GA-BP模型与BP网络的预测结果发现,GA-BP模型预测值的平均相对误差更小,表明总体上GA-BP模型优于BP网络。     

反应烧结碳化硅磨削参数优化及机理研究

针对反应烧结碳化硅(RB-SiC)的磨削工艺参数及其磨削机理进行研究.着重分析了磨削工艺参数对反应烧结碳化硅材料的表面粗糙度Ra、磨削效率和显微硬度以及磨削后陶瓷表面形貌的影响并确定最佳磨削工艺参数.最佳磨削条件为磨削深度0.47μm/s、工作台速度2.5 r/min和光磨时间5min.磨削后碳化硅Ra最低(Ra＜100 nm),加工硬化变质层较小,表面完整性较好.同时对反应烧结碳化硅的磨削机理进行研究,确定其是以脆性断裂为主的材料去除方式,其形式包括晶粒去除、材料剥落、脆性断裂等.     

Bi过量以及冷却方式对BiFeO3-BaTiO3陶瓷的相结构及电学性能的影响

采用传统固相烧结法制备了0.7BiFeO₃-0.3BaTiO₃-xBi₂O₃(0≤x≤0.05)无铅压电陶瓷, 研究了Bi补偿量x和冷却方式对其相结构、微观形貌和综合电学性能的影响。结果表明：所有样品均为菱方相(R)和伪立方相(PC)两相共存, 0≤x≤0.01样品为纯的钙钛矿结构, 且x=0.01样品的两相比例C_R/C_PC接近1; x>0.01样品中出现富Bi杂相Bi₂₅FeO₄₀。与冷却方式相比, 优化Bi补偿量更有利于提升BFBT-xBi₂O₃陶瓷的压电性能。随着x增大, d₃₃先增大后减小, 在x=0.01时获得最优值。由于较小的晶粒、较合适的C_R/C_PC以及较大的残余应变, 水冷BFBT-0.01Bi₂O₃陶瓷获得了最优的压电性能(d_33水冷=141 pC/N、k_p=27%)和高T_C=507℃。研究结果表明, BFBT基陶瓷有希望成为兼具高压电性能和高T_C的无铅压电材料体系之一。     

CeO2纳米晶的添加对锂硫电池电化学性能的影响

以Ce(OH)₄为原料, 采用热分解法制备得到粒径小于10 nm的CeO₂纳米晶。制备得到的CeO₂纳米晶表面存在丰富的羟基和硝基, 作为硫正极添加剂, 一方面可以有效吸附硫和多硫化锂, 抑制多硫化锂在电解液中的溶解和穿梭效应的发生, 进而提高电池的循环性能。同时, 可以改善电极和电解液之间的接触性, 提高活性物质利用率。其中, 含有5wt%的CeO₂纳米晶的锂硫电池在0.1C和0.5C(1C=1675 mA/g)的充放电倍率下, 100周之后放电比容量分别达750 mAh/g和598 mAh/g, 远高于不含有CeO₂纳米晶的523 mAh/g和395 mAh/g, 同时, 循环前后的电池阻抗也明显降低。     

聚丙烯酰胺改性LiFePO4/C正极材料的研究

以聚丙烯酰胺(PAM)作为分散剂, 采用液相控制结晶-碳热还原法制备LiFePO₄/C正极材料, 考察了PAM对LiFePO₄/C正极材料性能的影响, 采用热化学分析、X射线衍射、扫描电镜、碳含量分析和充放电测试等分析测试手段对材料进行表征。结果表明, 将PAM溶于酸液中且添加量为1.5wt%时制备的LiFePO₄平均粒径约为100 nm, 颗粒分散较为均匀; 该材料在0.1C、1C、2C、5C和10C倍率下首次放电比容量分别为153.8、142.5、138.4、128.7和124.3 mAh/g, 1C倍率下循环100次后容量保持率仍在99%以上; 交流阻抗分析表明: 1.5wt%PAM改性后的材料的各种阻抗值均降低, 锂离子的导电速率提高了28倍。PAM改性后的LiFePO₄/C正极材料的离子及电子导电性提高了, 具有优良的倍率性能与循环性能, 有利于大规模推广应用。     

基于响应面法的H13模具钢激光增材再制造工艺优化

本研究采用中心复合响应面法对H13模具钢的激光增材再制造工艺参数进行优化,将激光功率(A),扫描速度(B)和送粉量(C)等激光再制造工艺参数作为优化变量,修复层宽度(W)、高度(H)和显微硬度(HAR)等成形特征作为响应值,通过方差分析构建了工艺参数与修复层成形特征值之间的回归预测模型。通过建立摄动图与三维响应面图分析了工艺参数之间的交互作用对修复层成形特征的影响规律。结果表明,修复层的宽度和高度均随激光功率的增加而增加,随扫描速度的增加而减少。提高送粉量有助于提高修复层高度,但是不利于修复层宽度的增加。同时提高扫描速度和激光功率情况下容易获得较高的硬度值。最后,H13模具钢的最佳激光增材再制造工艺参数确定为:激光功率为2.8 kW,扫描速度为4 mm/s,送粉量为16 g/min。     

旋转超声磨削Si3 N4陶瓷用金刚石磨具磨损行为研究

热压烧结Si₃N₄陶瓷材料常应用于航天飞行器中关键耐高温零部件,但由于高硬度和低断裂韧性,其加工效率和加工表面质量难以满足制造需求。为了提高热压烧结Si₃N₄陶瓷旋转超声磨削加工质量,减小由于金刚石磨具磨损带来的加工误差,开展了磨具磨损行为研究。基于热压烧结Si₃N₄陶瓷旋转超声磨削加工实验,分析了金刚石磨具磨损形式;基于回归分析建立了金刚石磨具磨损量数学模型,揭示了加工参数及磨具参数与金刚石磨具磨损量间映射关系;并研究了磨损形式与磨具磨损量及加工表面粗糙度影响规律。结果表明：磨粒磨耗是旋转超声磨削Si₃N₄陶瓷用金刚石磨具最主要磨损形式,比例超过50%;主轴转速和磨粒粒度对磨具磨损量影响最为显著;且磨损量较小时,加工表面粗糙度值反而增加。以上研究可为提高旋转超声磨削Si₃N₄陶瓷加工精度和加工质量提供指导。     

罗汉松种子总黄酮提取工艺优化及抗氧化活性

目的 采用响应面法优化罗汉松种子总黄酮超声提取工艺，并考查总黄酮的抗氧化活性。方法 基于单因素试验，以料液比、超声时间、超声温度为自变量，以总黄酮得率和DPPH自由基的清除率为因变量，采用三因素三水平的响应面分析法，确定最佳提取工艺条件。结果 得到最佳工艺参数：在超声频率为40 kHz、超声功率为200 W时，料液比（g/mL）为1∶50、超声温度为70℃、超声时间为2.7 h，其理论预测值总黄酮得率为27.54mg/g(n=3，相对标准偏差为1.63%)。当添加稀释10倍的总黄酮提取液0.50mL时，对DPPH自由基的清除率达到87.2%、对Ce（Ⅳ）还原率达到84.2%；当添加稀释10倍的总黄酮提取液0.90mL时，对OH自由基的清除率为88.1%。结论 采用响应面法优化得到的超声波辅助提取工艺稳定、可靠，可用于罗汉松种子总黄酮的提取。罗汉松种子总黄酮可作为优良的天然抗氧化剂资源。     

等离子转移弧喷涂铁基非晶涂层的组织与耐蚀性能

为解决电弧喷涂铁基非晶涂层氧化严重等问题，采用等离子转移弧丝材喷涂(PTWS)在20NiCrMo基体上制备铁基非晶涂层，通过响应曲面法设计四因素三水平工艺参数优化实验，建立氩气流量、氢气流量、工作电流以及喷涂距离与孔隙率之间的数学模型关系。利用最佳工艺参数制备铁基非晶涂层，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、硬度测试仪(HV-1000A)和电化学工作站(IM6ex)对涂层进行微观形貌、相组织、硬度及极化分析。结果表明：当工作电流不变时，氩气增大、喷涂距离减小或是氩气减小、喷涂距离增大都会导致孔隙率呈下降趋势。在最优工艺参数下，即Q_Ar=115 L/min,Q_H2=4 L/min,I=300 A,D=150 mm,d=12 mm,V_wire=60 mm/s,所获铁基非晶涂层的孔隙率为2.14%,平均硬度为960HV_0.1,腐蚀电势为-0.4841 V以及腐蚀电流为3.716×10^-5 A·cm^-2,表明涂层具有良好的耐腐...