泡沫铝三明治板的研究与应用进展

泡沫铝三明治板(Aluminum foam sandwich,AFS)是基于泡沫铝材料开发的一类材料-结构一体化的先进多孔复合结构。AFS是交通运输、建筑以及航空航天等装备结构轻量化的重要材料,具有广阔的应用前景。概述了AFS的几类制备技术的基本原理和研究现状,着重分析了复合预制体制备、合金成分、AFS发泡成型工艺等关键环节中存在的理论和技术难点。介绍了AFS作为结构材料和功能材料的典型应用案例;最后总结提出了AFS材料研究和工程化技术开发的关键点与突破途径。     

考虑加/卸载速率影响的Ti-Ni形状记忆合金简化本构模型

系统研究了Ti-Ni形状记忆合金丝(SMA)应力-应变曲线、特征点应力、耗能能力、等效阻尼比随材料直径、应变幅值、加载速率、加载循环次数的变化规律;针对SMA唯象Brinson本构模型无法描述SMA动态力学性能的缺点,结合前述试验结果,提出了一种可考虑加/卸载速率影响的SMA简化本构模型。应用该模型对试验用SMA丝进行模拟,所得应力-应变曲线各特征点平均误差仅为3%,结果表明:所建立的速率相关SMA简化本构模型可较为精确地描述SMA在应力诱发相变过程中的超弹性力学行为,同时可反映加/卸载速率和应变幅值等主要因素对其动力本构模型的影响;该模型结构形式简单,具有较好的工程应用前景。     

CeO2掺杂制备Ba0.9Ca0.1Ti1-xSnxO3压电陶瓷的结构及电性能

采用传统的陶瓷烧结技术,通过添加0.15%(摩尔分数)CeO2,在1120℃烧结2h,成功制备了新型无铅压电陶瓷Ba0.9 Ca0.1 Ti1-x Snx O3,并且检测了陶瓷样品的微结构和电性能.XRD显示所有陶瓷样品均具有纯的钙钛矿结构,在室温下为典型的四方相,SEM显示适量添加锡离子可以提高陶瓷致密性.在室温下,锡离子改性的BaTiO3基压电陶瓷在x=0.02处显示了优异的压电、介电和铁电性能(d33=276 pC/N,kp=46%,εr=3678,tanδ=2.4%,Pr=18.2μC/cm2,EC=1.12 kV/mm).这些优异的检测结果证实适当添加锡离子能改善BaT iO3基压电陶瓷的电性能.     

激光与碳纤维相互作用的研究现状及发展趋势

由于高比强度、比模量等优良特性,碳纤维成为轻量化制造业的关键原材料之一,拥有广阔的发展潜力,然而高成本、低产率及工艺缺陷等弊端限制了其发展。激光技术的引入给碳纤维的加工制备提供了新的方向。概述了激光与碳纤维相互作用的最新研究进展,详细介绍了激光在加工、制备碳纤维各工艺过程中的作用机制,总结了激光技术在碳纤维复合材料生产加工领域的研究进展,最后分析和展望了激光辅助加工制备碳纤维过程目前仍存在的一些问题及可能的发展方向、应用前景。     

主动围压下岩石爆炸动态响应数值模拟

针对深部岩石在爆破作用下的失效机理和破坏过程,基于ANSYS/LSDYNA软件,在水平方向和竖直方向进行围压约束来模拟岩石受到的地应力作用。选取单向围压、等值双向围压和非等值双向围压对中心孔爆破下岩石动态响应进行研究。将数值模拟结果与模型实验结果对比,分析爆炸应力波的传播过程,并讨论了不同围压约束对爆炸后裂纹扩展的影响。结果表明,初始围压作用对爆炸应力波的传播影响较小;初始围压会抑制爆破裂纹扩张;竖直方向围压主要抑制水平方向裂纹扩张,水平方向围压主要抑制竖直方向裂纹扩张。     

基于AEM法的爆破拆除倒塌过程的数值模拟

利用应用单元法(AEM法),以含填充墙的某多层框架结构定向爆破拆除为例,进行倒塌过程的数值模拟。结果表明:在框架结构爆破切口形成后,结构由于重力作用逐渐沿横向偏转,并在横向最外侧的一排柱上形成活动铰,产生翻转倒塌,模拟结果与实际倒塌结果基本相符。在倒塌的过程中,结构爆破切口的横向很快进入大变形倒塌,同时引起横向隔墙的平面失去稳定而倒塌。落地的倒塌碎块,在纵向产生150kN左右的峰值冲击力,在横向产生30~50kN的峰值冲击力。基于仿真结果,可以定量设置防护措施,避免安全隐患。     

永磁同步电动机变频器投切系统研究

介绍了两种永磁同步电动机变频器投切系统的原理,详述了变频器切换过程,对比分析了两种系统的不同点.并通过实例验证了其中一个方案,为多台永磁同步电动机系统的应用提供了理论和实践依据.     

Review of robotic end-effector with force control

With the intelligent development of manufacturing industry, industrial robots are more and more widely used for continuous contact operation, such as polishing, sanding, burring and assembling. End-effector with force control is a critical component of robots used for hybrid force/position control and continuous contact operation, which has an important effect on the operation quality and application field extension. In view of the above situation, it is of great importance for developing new robotic end-effector of high-performance to investigate the state, analyze the characteristics and key technology, and forecast the trends of development. The background of end-effector with force control was introduced firstly, and then the composition & classification, working mode and operation principle was presented. The key technologies of end-effector with force control were refined, including the comprehensive theory and optimization technique of parallel manipulator configuration, design technique of constant force compensatory actuator, technique of compensation of mass force, technique of flexible collision and technique of decoupling control. Furthermore, the mechanical, pneumatic, electrically driven end-effector with force control of single-DOF and multi-DOF was detailed summarized, as well as the advantages and disadvantages. The technology trends of the end-effector with force control include high precision and frequency response, electric driving, multi-DOF flexibility, high load capacity, integration and intellectualization. Analysis shows that the mechanical or pneumatic end-effector with force control is widely used nowadays, which has the disadvantages of large lagging, low control precision and response and can only realize constant force control of single-DOF. As a result, research on intelligent and electrically driven robotic end-effector with force control of high precision, response and multi-DOF will play an important role for the improvement of force control precision, surface adaptability, quality and efficiency of processing & assembly, and effectively promote the intelligent operation level of industrial robots.     

裂纹位置对含铌γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

为了研究微观尺度下裂纹相对位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金裂纹扩展过程的影响,运用分子动力学方法,建立γ-TiAl合金的晶体结构模型,模拟边界裂纹和中心裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了裂纹位置对3%铌含量的单晶γ-TiAl合金能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了裂纹位置对裂纹扩展的影响。研究结果表明:中心裂纹的γ-TiAl合金在其拉伸初始阶段,受力并不集中,随后由于原子键的断裂形成了孔洞,孔洞部位抑制裂纹的扩展,因此裂纹要继续扩展需要克服更大的阻力。裂纹在中心位置和边界位置对γ-TiAl合金产生的力学影响不同,边界裂纹对材料产生断裂的危害性更大。     

掺铝氧化锌(AZO)薄膜的应用及研究评述

掺铝氧化锌(AZO)薄膜具有较高的透过率,较小的电阻率等优良的光电性能,使其在太阳能电池电极及各种显示器中具有广阔的应用前景。本文概述了AZO薄膜的结构、光电性能的表征方法,重点介绍了单层AZO膜以及AZO基多层复合薄膜的设计理论基础、影响薄膜性能的因素以及研究现状,除此之外,还对AZO薄膜的应用情况进行了概述,并对AZO薄膜发展前景进行了展望。