基于杂环结构的耐高温聚酰亚胺材料研究进展

聚酰亚胺(PI)作为一种应用广泛的高性能高分子材料，具有独特的结构特征以及优异的综合性能。功能化的PI薄膜可以用于气体分离膜、柔性光电器件基底等多个领域，随着科技的快速发展，对于PI薄膜的各项性能要求越来越高。热性能在许多工艺中起着十分重要的作用，含杂环结构的PI具有很强的刚性，使其具有出众的耐高温性能，但同时也存在着难以溶解等方面的问题。本文综述了近年来含杂环结构的PI在耐高温方面的研究进展，重点介绍了含有嘧啶、吡啶、苯并咪唑等杂环结构的新型单体以及相应的PI的合成，对其热性能、力学性能等表征进行了相关的概述，指出杂环的特殊结构带来的优势以及目前迫切需要改进的地方，并对含杂环结构的耐高温PI的应用发展前景进行了展望。     

GH4169合金与S31042钢线性摩擦焊接头组织及力学性能

使用25 Hz振动频率、2 mm振幅、100 MPa摩擦压力和150 MPa顶锻压力的工艺参数对GH4169合金和S31042钢进行线性摩擦焊连接,通过OM、SEM和TEM分析异质接头的组织特征,并进行拉伸、硬度和蠕变实验测试异质接头在室温和高温环境下的力学性能。结果表明,GH4169合金与S31042钢的连接界面在线性摩擦焊过程中发生动态再结晶,形成无孔无裂纹的冶金结合,同时焊缝区在高温和应力作用下形成大量弥散分布的强化相颗粒。通过细晶强化和析出强化的综合作用,异质接头的抗拉强度高于S31042钢,焊缝区的硬度明显高于2种母材。     

水下航行器仿生非光滑表面减阻特性

为节约能源和制造高性能的航行器,基于虎鲸皮肤结构设计一种可显著降低水下航行器阻力的新型仿生非光滑表面。通过数值模拟评估不同形状参数下非光滑表面的减阻性能,讨论仿生非光滑表面对近壁面流场和湍流强度的影响。结果表明：仿生非光滑表面在较大速度范围可以增加湍流边界层厚度,降低流场湍流强度,减少表面摩擦阻力;在0.5~15 m/s速度范围内,应用仿生非光滑表面的平板摩擦阻力减少9%以上,最大总阻力减阻率达到7.57%;将该仿生非光滑表面应用于无附体SUBOFF潜艇模型表面进行减阻优化设计,潜艇最大总阻力减阻率达到11.31%;新型仿生非光滑表面适用范围较广,可有效降低水下航行器的总阻力,具有良好的工程应用前景。     

LNG加气站管路布局多目标优化研究

针对液化天然气(Liquefied natural gas,LNG)加气站管路具有常温安装,低温、内压、大范围温度波动下运行的特点,为降低管路建设与运行成本、提高安全性,提出了一种基于非支配解排序多目标遗传算法的LNG管路布局优化设计方法。该方法通过引入传递矩阵法建立简化模型,实现对管路受力变形情况的快速有效分析,进而可对管路进行综合评价。为了在符合工程规则的前提下完成最小化长度、弯头数、流阻损失以及受力变形的管路布局,基于遗传算法建立了LNG管道优化模型,使用多目标优化方法得出了在路径短、能耗低、安全性高等方面达到帕累托最优的布局方案。最后,在不同工况下对优化所得管路布局方案进行热-结构耦合分析,以确保其能够安全可靠运行,并验证该方法的正确性及有效性。     

磁场对25CrMo48V超高强度钢回火组织与力学性能的影响

为研究磁场作用下热处理工艺对超高强度钢组织调控及碳化物种类、形态、尺寸和演变规律的影响,采用OM、SEM、TEM、EBSD和力学性能测试等技术手段研究了磁场作用对含有Nb、V、Ti等微合金元素的25CrMo48V超高强度钢中组织演变与力学性能的影响。试样均在1000 ℃下进行30 min奥氏体化处理,水淬之后在1 T磁场作用下,在200~600 ℃温度范围内回火1 h。结果表明,磁场的施加会抑制马氏体板条合并,促进M₂₃C₆和M₇C₃型碳化物的析出。经外加1 T磁场不同温度回火后,试样的硬度均高于未加磁场的常规回火处理试样,而其强度低于常规回火处理。     

地震波三维斜入射作用下隧道#br# 对场地地表地震动的影响

利用2.5维有限元-边界元耦合方法,以饱和土场地中圆形隧道为例研究了地下隧道对场地地表地震动加速度的放大效应,主要讨论了地震波入射角的影响。假定地震波在基岩面三维斜入射,用水平入射角θh和竖向入射角θv两个角度来表示地震波的入射方向。研究表明,地震波斜入射时的场地地表地震动加速度放大系数显著大于地震波垂直入射情况,且地震波入射角对场地地表加速度反应谱的幅值、形状以及卓越频率也均有一定程度的影响,尤其对竖向加速度反应谱卓越周期的影响显著。此外,针对本文算例,θh< 30°且θv> 30°时,场地地表地震动竖向加速度与水平加速度的比值大于规范推荐的0.65,且此时竖向加速度反应谱的幅值可能会大于水平加速度反应谱的幅值。     

低碳铁素体不锈钢高频直缝电阻焊管退火工艺优化

以使用高频直缝电阻焊连接的低碳铁素体不锈钢焊管为研究对象,对其进行不同温度的退火处理。通过OM、SEM、TEM和拉伸、冲击实验分别研究退火温度对低碳铁素体不锈钢高频直缝电阻焊接头组织和性能的影响。在高频直缝电阻焊过程中,低碳铁素体不锈钢管的焊缝区被迅速加热至奥氏体相区,较高的温度和压力使奥氏体晶粒粗化并发生畸变,空冷后转变为α-铁素体和马氏体组织。焊缝区硬度高约315 HV,而其在0℃下冲击值几乎为0。经950℃保温3 min退火处理后,焊缝区中马氏体组织全部分解,形成粒状贝氏体和α-铁素体组织,使其硬度降至约260 HV,同时将其在0℃下的冲击功从0 J提高至约23 J。     

软土地区钻孔灌注桩抗震性能试验研究

选取天津市典型软土场地,针对4根纵筋配筋率不同的钢筋混凝土钻孔灌注桩展开现场足尺桩拟静力试验。探究了不同配筋率的钻孔灌注桩在低周往复水平荷载作用下的滞回特性、耗能性能、刚度退化、位移延性及承载能力的差异。试验结果表明:4根灌注桩的等效黏滞阻尼系数集中在0.10~0.23,且位移延性系数均在4.5以上,具有较好的耗能及延性性能;增大配筋率并不能明显改善钢筋混凝土钻孔灌注桩的刚度退化过程,减缓刚度退化的速率;配筋率的增加可有效提高灌注桩的塑性变形能力,增大灌注桩的极限位移,同时显著增大灌注桩的屈服荷载与极限荷载;灌注桩的耗能能力及位移延性随配筋率的增加均呈先增大后减小的变化规律,从抗震性能的角度分析,灌注桩最优配筋率的建议值为0.63%。     

钢筋混凝土自复位剪力墙抗震性能试验研究

自复位剪力墙是通过无黏结预应力钢绞线将预制墙板与预制墙板/基础连接成整体,其震后恢复能力良好。通过1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和3个自复位剪力墙试件的拟静力试验,研究了地震作用下自复位剪力墙的破坏特征、滞回性能、自复位特性及耗能能力等。研究结果表明：与现浇剪力墙相比,自复位剪力墙震后残余变形较小,破坏轻微,易于修复;自复位剪力墙滞回曲线捏拢明显,滞回环呈旗帜形;随着弯矩贡献比的增大,试件的自复位能力逐渐提高,但耗能能力有所下降。     

一种新型非对称五自由度混联机器人的尺度综合

提出一种新型非对称五自由度混联机器人,由三自由度1T2R位置型并联机构和二自由度A/C转头串接组成。为保证机器人具有近似面对称的性能,围绕其中的并联机构开展尺度综合研究。通过定义并联机构的参考位形,提出一种凝练独立尺度参数的方法,并定义出可评价工作空间、运动/力传递特性及其面对称程度的运动学性能指标。在此基础上,将机构尺度综合问题归结为一类有约束多目标优化问题,并采用范数理想点法,得到一组可使机构兼具优良的运动/力传递特性及大作业空间/机构占地比的尺度参数,同时运动/力传递特性在全域内具有近似面对称乃至轴对称分布。在相同尺度参数下与Exechon和TriMule机器人的对比分析表明,该机器人具有与二者近似的全域运动学性能。