应力-能量法求取泡沫塑料缓冲曲线时函数模型的研究

目的研究快速获得缓冲材料任意高度、任意厚度的静应力-最大加速度曲线族的方法。方法先利用传统方法,得到一条静应力-最大加速度曲线。然后选用同样材料,根据应力-能量法的原理与步骤求得5组动能量与动应力值,根据散点图推测函数为多项式,或者含指数项。利用Matlab编程求得动能量与最大加速度的多项式、指数拟合函数模型,从而求出静应力与最大加速度的函数关系。结果求取的多项式、指数拟合函数模型与传统方法获得的实验值相比均存在一定误差,相比较而言,多项式拟合的数据与实际试验得到的数据误差较小。结论在精确度要求不严格的场合下,应力-能量法不失为一种简便、有效的方法。     

智慧课堂在《食品添加剂》课程教学中的实践探索

目的 研究发泡聚乙烯(EPE)缓冲曲线的简便预测方法,利用一条已知缓冲曲线作为预测工具曲线,基于能量密度对已知缓冲曲线进行处理,从而得到EPE缓冲曲线族。方法 根据能量守恒定律,通过得到该缓冲材料的能量密度-冲击应力曲线,绘制不同条件下的缓冲曲线。推导缓冲材料静应力、冲击应力、单位体积吸收能量之间的关系,提出预测缓冲材料冲击最大加速度,以及生成缓冲曲线族的方法。利用密度为24 kg/m³,材料厚度分别为25.4,38.1,50.8,76.2 mm的EPE,跌落高度分别为30.5,45.7,61.0 cm的出版缓冲曲线,以及密度为35 kg/m³,材料厚度为55 mm的EPE,跌落高度分别为46,66,76 cm的试验缓冲曲线,预测不同条件下的EPE缓冲曲线,并与出版缓冲曲线和试验缓冲曲线进行对比和误差分析。结果 选用适当条件范围(跌落高度及材料厚度)的缓冲曲线作为预测工具曲线预测缓冲曲线族,预测结果与已出版或试验缓冲曲线较为接近。结论 此方法可以有效减少试验次数,为快速获得缓冲曲线族提供了新思路。     

Ti-Al-Nb合金的热变形与动态再结晶行为研究

目的 建立本构方程及动态再结晶模型,描述热变形条件对Ti-Al-Nb合金动态再结晶以及合金软化的影响规律。方法 基于热模拟压缩变形试验,获得Ti-Al-Nb系合金在不同热变形工艺参数下的应力应变曲线。采用双曲正弦模型表征流动应力,通过线性回归等数据处理方式求得各参数的具体数值。结果 求得动态再结晶活化能Q=197.626 kJ/mol,材料常数A的平均值为3.173×10⁶,建立流动应力本构方程。Z/A为无量纲参数,通过最小二乘线性拟合求得ε^*=344×10⁵(Z/A)^0.495,εc=16.15(Z/A)^0.24。结论 Ti-Al-Nb系合金在峰值应力出现之前均发生了动态再结晶:当应变速率较高时,在流动稳定前会发生强烈的软化,曲线显现双峰;当应变速率较低时,在加工硬化和软化作用达到平衡后逐渐进入稳定阶段,此时曲线显现单峰。研究结果将为Ti-Al-Nb系合金的精密塑性成形提供一定的技术参考和理论依据。     

人工神经网络在不同蓄冷剂参数下保温性能评估的应用

目的 利用不同人工神经网络算法预测不同蓄冷剂参数下冷链保温箱保温时间，以寻找最适合评估其保温性能的人工神经网络。方法 将实验数据以4∶1的比例分别随机分配训练、测试的样本，分别建立BPNN、RBFNN与GRNN这3种人工神经网络模型，并提出判定系数(R²)、平均绝对误差(MAE)与均方误差(MSE)这3个评价标准。通过算法获得保温时间预测值和评价标准具体值，并且利用随机漫步算法对性能最好的神经网络进行优化。结果 通过R²、MAE和MSE这3个神经网络评价标准以及保温时间的实际值与预测值的对比图，得出RBFNN神经网络的性能最佳、精度最准、拟合最好，它的R²远高于GRNN和BPNN神经网络的，并且MSE值和MAE值远低于GRNN和BPNN神经网络的，3个评价指标分别达到0.999 93、0.009 63和0.062 86。优化后的Random-Walk-RBFNN的性能进一步提高，R²提升了0.004%，MSE值、MAE值和运行时间分别下降了60.02%、34.20%和5.29%。结论 RBFNN神经网络各方面最为突出，更适合用于冷链保温箱保温性能评估，而优化后的Random-Walk-RBFNN性能更优，R²进一步提升，MSE值、MAE值和运行时间进一步下降，评估性能更好。     

基于密度的凹版专色叠印色光谱预测模型的研究及应用

目的 建立一种基于密度与光谱反射率关系的专色叠印色光谱预测模型。方法 首先建立前景色、后景色密度与其光谱反射率关系;基于此建立叠印色光谱反射率的计算方法;其次对模型进行优化,完成专色叠印色光谱预测模型的建立;再通过凹版印刷实打样30张专色叠印色样张,基于Malab利用色差以及拟合决定系数R²对预测模型进行验证;最后在相同工艺条件下实打样专色叠印色样张进行预测,通过色差完成对模型的精度检验。结果 验证表明,不同专色叠印色在同一网点面积率下与其对应的前景色、后景色密度之间存在较强相关关系,其拟合决定系数R²均大于0.9;模型精度检验中,73.7%的模型预测值与样张实测值色差为0~2.5个CIE1976色差单位,大部分色块色差为0~2个CIE1976色差单位,占总频率的60.54%,整体平均色差为1.92个CIE1976色差单位。结论 本文所建模型具有较高的预测精度,能基本满足对颜色预测的需求。     

基于机器学习的电喷印精度预测方法研究

目的 节省电流体喷射打印精度预测的时间和解决电流体工艺参数的选择问题,达到提高电流体打印的质量和效率的目的。方法 为了对电流体喷射打印精度进行预测,提出有限元模型与机器学习相结合的方法。基于线性回归、支持向量回归和神经网络等机器学习算法建立4种参数与射流直径的关系模型。结果 算法结果表明:支持向量回归和神经网络预测模型的决定系数R²能达到0.9以上,表示模型可信度高;支持向量回归和神经网络预测模型指标都比线性回归预测模型的小。结论 机器学习算法可对电喷印打印精度进行有效预测,预测效率提高了十几倍,节省了精度预测的时间。     

带声学放大器的行波热声发动机声阻抗特性

通过分析带有声学放大器的行波热声发电系统中直线发电机的电-力-声类比图，发现直线发电机的最佳工作状态与行波热声发动机的输出声阻抗特性相关。采用DeltaEC软件计算带有声学放大器的行波热声发动机（以下简称系统）的输出声阻抗特性。计算结果发现，输出声阻抗虚部X_a为-1×10⁷ Pa·s·m^-3时，系统的最大输出声功率545.47 W，最大热声转换效率为7.2%；当输出声阻抗虚部X_a在-3.9×10⁶~-1×10⁷ Pa·s·m^-3之间变化，实部R_a在1.37×10⁶~2.31×10⁷ Pa·s·m^-3之间时，等效位移在1.89~6 mm之间变化，符合直线发电机的位移要求；结合输出声阻抗对压力与体积流率的相位差及系统工作频率的影响，发现声阻抗实部R_a应在1.37×10⁶~2.31×10⁷ Pa·s·m^-3之间，声阻抗虚部X_a在-7.5×10⁶~-1.0×107 Pa·s·m^-3之间时，系统具有较好的工作状态。     

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的 研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法 在变形温度900~1 200 ℃和应变速率0.01~10 s⁻¹条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果 30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s⁻¹),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论 根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1 100~1 180 ℃、应变速率0.01~0.5 s⁻¹确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。     

2195铝锂合金热变形流变行为与热加工图研究

目的 研究2195铝锂合金在实验温度360~510 ℃、应变速率0.01~10 s⁻¹条件下的热压缩变形行为,建立其本构模型及热加工图,获取该合金的安全加工工艺参数。方法 采用Gleeble−3500热模拟试验机进行热变形实验,分析合金的流变行为及热加工图,结合微观组织阐述其热变形机理,并对所得最优参数进行热挤压实验验证。结果 2195铝锂合金的流变应力随变形温度增加而减小,随应变速率增加而增加;其热激活能Q为203.643 9 kJ/mol、结构因子A为1.943 9×10¹⁴、应力因子α为0.013、应变硬化指数n为5.883 9。确定合金的主要失稳区工艺参数区间为379~420 ℃、0.75~10 s^–1和480~510 ℃、1～10 s⁻¹,安全加工区间为440~510 ℃、0.01~0.25 s⁻¹。铸态2195铝锂合金的屈服和抗拉强度分别仅为(179±6)MPa和(239±11)MPa,经热挤压实验后分别达到(605±6)、(633±3)MPa,分别提高了3.5和2.6倍;铸态合金的显微硬度仅为(115±1)HV,热加工后型材达到(178±4)HV,相较于铸态合金增加了54%。结论 2195铝锂合金的流变行为符合正应变速率敏感特征,其安全加工区域集中在高温低应变速率区,主要发生了动态再结晶,实验型材在此区域表现出卓越的力学性能。     

单向碳/环氧复合材料拉—拉疲劳性能研究

本文采用GB3354-84规定的大标距直条试样对单向碳/环氧复合材料的拉一拉(R=0.1)疲劳性能和剩余静拉伸强度进行了研究。用成组试验法和升降法测定了S-N曲线和疲劳极限。试样疲劳破坏是由于沿纤维方向(纵向)疲劳裂纹的扩展引起的。试样剩余静拉伸强度大于0.7σ_b。     

折叠型双瓦楞纸板衬垫动态缓冲特性的试验研究

试验研究了3种折叠型双瓦楞纸板衬垫结构在跌落高度分别为30cm、60cm、90cm 3种条件下的动态缓冲特性,采用3次多项式曲线拟合法获得了峰值加速度-静应力曲线的经验公式和特征系数.这些研究工作对折叠型双瓦楞纸板衬垫在运输包装中的应用具有良好的参考价值.     

弹力型双瓦楞纸板衬垫动态缓冲性能的试验研究

试验研究弹力型双瓦楞纸板衬垫的动态缓冲性能,得到弹力型双瓦楞纸板衬垫在跌落高度分别为30、60、90cm 3种条件下的最大加速度-静应力曲线,并采用最小二乘法和多项式曲线拟合,获得曲线的经验公式.这些结果为弹力型双瓦楞纸板衬垫在缓冲包装中的应用提供了基本数据和重要公式.     

发泡聚乙烯缓冲包装结构设计

目的探讨由应力-应变曲线推导最大加速度-静应力曲线,进行发泡聚乙烯缓冲包装结构设计的方法。方法利用发泡聚乙烯的应力-应变曲线推导得到最大加速度-静应力关系,结合算例验证方法的可行性。结果得到了符合设计要求的缓冲材料的最小厚度值。结论此方法丰富了包装动力学的基本理论,方便了缓冲包装结构设计。     

充气垫缓冲材料动态冲击性能评价

目的研究了2种不同宽度规格的充气垫缓冲材料在不同跌落高度下的缓冲性能。方法对每种规格气垫在不同跌落高度下分别使用5个不同质量块进行了动态冲击试验,绘制了最大加速度-静应力曲线,研究了跌落高度对充气垫动态特性的影响,并比较了不同宽度规格充气垫动态缓冲应用特性。结果同一规格的充气垫随着跌落高度的增加,最大冲击加速度逐渐增大;在同一跌落高度下,较宽规格的充气垫的最大冲击加速度较小。结论在1~2 kPa载荷范围内,充气垫冲击加速度在80~170 g的范围内变化,跌落高度变化及气柱宽度规格变化的缓冲性能测试评价了充气垫缓冲材料的缓冲包装应用范围。     

A study of fatigue crack growth from artificial corrosion pits at welded joints under complex stress fields

The paper studies the effects of artificial corrosion pits and complex stress fields on the fatigue crack growth of full penetration load‐carrying fillet cruciform welded joints with 45° inclined angle. Parameters of fatigue crack growth rate of welded joints are obtained from S‐N curves under different levels of corrosion. A numerical method is used to simulate fatigue crack growth using different mixed mode fatigue crack growth criteria. Using polynomial regression, the crack shape correction factor of welded joints is fitted as a function of crack depth ratios. Because the maximum circumferential stress criterion is simple and easy to use in practice, fatigue crack growth rate is modified using this criterion. The relationship of effective stress intensity factor, crack growth angle and crack depth is studied under different corrosion levels. The simulated crack growth path obtained from the numerical method is compared with the actual crack growth path observed by fatigue tests. The results show that fatigue cracks do not initiate at the edge or bottom of pits but at the weld toes where the maximum stress occurs. The artificial corrosion pits have little effect on the effective stress intensity factor ranges and crack growth angle. The fatigue crack growth rates of welded joints with pits 1 and 2 are 1.15 times and 1.40 times larger than that of the welded joint with no pit, respectively. The simulated crack growth path agrees well with the actual one. The fatigue life prediction accuracy using the modified formulation is improved by about 18%. The crack shape correction factor obtained using the maximum circumferential stress criterion is recommended being used to calculate fatigue life.     

0945型瓦楞纸板衬垫缓冲防振性能试验

目的研究0945型瓦楞纸板衬垫三角形支座底部支撑点位置对其缓冲防振性能的影响。方法以0945型衬垫三角形支座的底部支撑点与边缘的水平距离为结构参数,采用B楞瓦楞纸板制作5种0945型衬垫试样,利用静、动态压缩试验、随机振动试验分析衬垫的缓冲防振性能。结果应力-应变曲线表明,当底部支撑点与边缘的距离为40 mm时,衬垫的最大应力达到78 k N;当该距离为0时,衬垫的单位体积应变能达到35.67 k J/m3。最大加速度-静应力曲线表明,40 mm时衬垫的最大加速度最小。随机振动功率谱密度曲线表明,距离为0时,衬垫的功率谱密度峰值最小。结论 0945型瓦楞纸板衬垫三角形支座为直角三角形时,垂直边能承受较大载荷,产生较小变形,不易塌陷,缓冲防振性能最好。     

Development and calibration of shear-based rutting model for asphalt concrete layers

This study improves a shear-based rutting model for asphalt concrete (AC) layers and calibrates the model with field data. With dynamic modulus-based material parameters, the laboratory rutting prediction model was improved and determined by the wheel tracking test and full-scale accelerated pavement test. Through the field survey on several in-service pavements, the rutting model was calibrated to be applied to AC layers. In the improved rutting prediction model, the ratio of maximum shear stress to shear strength was introduced to combine asphalt material design and pavement structural design. The speed correction coefficient and the new temperature processing method improve the accuracy of the rutting model. The calibrated rutting prediction model proves to be reasonable and accurate in predicting the rutting depth of AC layers.     

基于全量流动理论的管材弯曲过程失稳分析研究

目的 基于全量流动理论,研究管材弯曲成形过程中的外侧破裂和内侧起皱,分析其产生的原因及控制方法.方法 采用理论解析方法,建立了管材弯曲变形应力、应变计算公式,推导管材外侧破裂和内侧起皱发生的判据,并试验验证了预测公式的可靠性.结果 基于推导的应力、应变计算公式,依据临界许用变形程度,建立了管材外侧破裂判据;采用能量准则...     

High‐cycle and very‐high‐cycle fatigue behaviour of a titanium alloy with equiaxed microstructure under different mean stresses

The fatigue behaviour of a titanium alloy Ti‐6Al‐4V with equiaxed microstructure (EM) under different values of tensile mean stress or stress ratio (R) was investigated from high‐cycle fatigue (HCF) to very‐high‐cycle fatigue (VHCF) regimes via ultrasonic axial cycling. The effect of mean stress or R on the fatigue strength of HCF and VHCF was addressed by Goodman, Gerber, and Authors' formula. Three types of crack initiation, namely, surface‐with‐RA (rough area), surface‐without‐RA, and interior‐with‐RA, were classified. The maximum value of stress intensity factor (SIF) at RA boundary for R < 0 keeps constant regardless of R in HCF and VHCF regimes. The SIF range at RA boundary for R > 0 also keeps constant regardless of R in VHCF regime, but this value decreases linearly with the increase of R for surface RA cases. The microstructure observation at RA regions gives a new result of nanograin formation only in the cases of negative stress ratios for the titanium alloy with EM, which is explained by the mechanism of numerous cyclic pressing.