选择性激光熔覆快速成形工艺过程能效分析与优化

通过选择性激光熔覆(SLM)系统能耗构成及特征分析,构建了系统能耗及比能耗(表征能效)与工艺过程参数间的定量关系,提出了以能效最优化为目标的工艺过程参数优化策略.结果表明:激光功率的选取需要考虑熔覆效率与能耗之间的矛盾;激光扫描速度的合理提升,可在熔覆道尺寸减小的劣势下提高熔覆效率,缩短激光熔覆的工作时间,进而降低能耗;较大的铺粉厚度与扫描速度,以及较小的横向搭接率,并匹配合适的激光功率,可有效降低SLM系统的比能耗.选择高度较小的方向进行堆垛成形可缩短层间停隔时间,进而降低系统能耗.     

铝合金前防撞横梁的服役性能预测及评价

在某车型前舱的设计空间内，设计了一款基于铝型材的前防撞横梁，并通过准静态和动态拉伸试验获得了铝合金的应力-应变曲线，开展了前防撞横梁的服役性能预测及评价。结果表明，6061-T6和6082-T6铝合金的流变应力具有明显的应变速率效应。相比之下，6061-T6铝合金的屈服强度略高，而6082-T6铝合金的应变硬化和应变速率硬化更强；40%重叠偏置碰撞的最大侵入量和应变均大于100%重叠正面碰撞，两者的最大侵入量分别为29.2和29.1 mm,最终侵入量分别为22.4和14.9 mm;拖钩强度工况下，前防撞横梁各结构和焊缝的安全系数均大于1.45,6061-T6铝合金部件、6082-T6铝合金部件和焊缝处的最大疲劳损伤分别为0.435、0.103和0.460,满足强度和损伤的评价指标。     

平面磨削热源模型的仿真与比较研究

磨削温度场很难通过解析法求解,因此,利用有限元法对磨削温度场进行数值仿真已成为一种重要的方法。在平面磨削温度的仿真研究中,主要采用三角形热源模型进行分析。介绍一种新的平面磨削热源模型（抛物线热源模型）,用离散方法研究了两种热源模型,并利用两种热源模型分别对平面磨削温度进行了有限元仿真。通过对淬硬轴承钢GC r15磨削试验,采用热电偶测量了一定磨削条件下接触区的温度。仿真结果与试验对比分析表明：抛物线热源模型比三角形模型热源模型仿真结果更符合实际磨削温度。     

高锰Hadfield钢单向拉伸变形及断裂行为研究

本研究测试了高锰Hadfield钢室温下在大应变速率(分别为6×10~(-3)s~(-1)、6×10~(-4)s~(-1)、3×10~(-5)s~(-1)和6×10~(-6)s~(-1))范围内的单向拉伸变形的力学响应行为,分析了合金的变形行为及裂纹萌生与扩展规律。结果表明:在不同应变速率下均存在动态应变时效现象,且延伸率具有正的应变速率敏感性。拉伸变形后,奥氏体晶粒内产生了大量位错和层错,以及细小且相互平行的形变孪晶。应变硬化率随真应变的增加依次表现为"减小—增大—减小"三个演变阶段。其中,第二阶段的增大现象是形变孪晶的急剧增加而形成孪生硬化所致。垂直于拉伸变形方向分布的高密度滑移带是裂纹萌生的主要区域。裂纹扩展以沿垂直拉伸方向的穿晶形式为主,结合沿孪晶方向进行。高锰Hadfield钢的主要变形机制是滑移与孪生的相互竞争。     

新型群体智能优化算法综述

智能优化算法主要分为4类:仿自然优化算法、进化算法、仿植物生长算法和群体智能优化算法,其中群体智能优化算法是最为重要的一类算法.智能优化算法与图像处理、故障检测、路径规划、粒子滤波、特征选择、生产调度、入侵检测、支持向量机、无线传感器、神经网络等技术领域交叉融合,应用更加广泛.以蝙蝠算法、果蝇优化算法、鲸鱼优化算法、樽...     

PEMFC燃料供给系统的仿真与优化

燃料供给系统对保障电池系统性能及产业推广具有重要意义.通过计算流体力学数值仿真方法,分析燃料供给的浓度、流道非均匀截面增压结构设计和压力降(压降)控制对电池性能的影响.提高氧气供给浓度,增大阳极氢气的相对湿度,电池表现出较优的性能.提出一种蛇形流道与平行流道相结合的复合流道结构设计,在阳极流道放置一个增压结构,能控制燃...     

增材制造数字孪生技术发展及应用

数字经济高速发展趋势下，增材制造与数字孪生的技术融合发展，是高端制造业数字化转型的必然趋势，备受社会各界关注。综述了增材制造与数字孪生技术的由来、定义及关键技术，分析了数字孪生技术在增材制造领域的系统框架与应用现状，提出了基于增材制造数字孪生产品开发及其行业领域应用需求的系统技术架构，并详述了重点研究方向及关键技术，探讨了增材制造数字孪生技术的发展趋势及应用前景。本研究将为推动数字孪生与增材制造的融合技术研究以及应用产品开发提供创新思路。     

汽车铝合金前防撞横梁服役性能仿真及优化设计

以壁厚为设计变量，以碰撞安全性能优于原钢制横梁为设计约束，采用遗传算法开展了铝合金前防撞横梁设计及多目标优化。结果表明，在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下，原钢制前防撞横梁的碰撞支反力峰值、最大碰撞侵入位移和最大有效塑性应变分别为29.25和24.29 kN、36.84和39.80 mm以及0.30和0.21,存在开裂风险。总质量、最大碰撞侵入位移和碰撞支反力峰值响应对铝合金前防撞横梁后端面和前端面的壁厚变化较为敏感，而最大有效塑性应变响应则对垂向加强筋和横向加强筋的壁厚变化较为敏感。在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下，Pareto最优解的各项性能较原钢制前防撞横梁均有不同程度提升，最大碰撞侵入量分别降低了26.9%和40.7%,最大有效塑性应变分别降低了75.7%和52.4%,碰撞支反力峰值分别提升了43.6%和22.6%,实现了铝合金前防撞横梁总质量减重4.73 kg,减重54.8%。     

基于Kriging方法的6013铝合金平面热压缩变形本构关系建模（英文）

采用Gleeble-3500热模拟机测试了6013铝合金在613~773 K、0.001~10 s~(-1)下的平面应变流变力学行为,并基于变形温升修正了试验测量的流变应力数据。选取Kriging方法对该热变形过程本构关系进行建模,并通过统计学分析、对比分析和舍一交叉验证法对所建模型的预测能力与可靠性进行评价。结果表明:构建的Kriging模型预测精度较高,其预测值与实验值对比得到的R值为0.999、AARE值为0.478%,相较于修正的Arrhenius-type模型具有显著优势。通过基于舍一交叉验证法设计的25次测试与验证,充分说明了Kriging模型具有较好的泛化能力。由此可知,通过Kriging方法可高效构建精确模型以描述合金热变形流变行为并有效预测试验条件范围以外的流变应力。     

钪含量和固溶工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织和性能的影响

设计了钪质量分数分别为0.02%,0.07%,0.12%的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金,研究了钪含量以及固溶温度(450～490℃)和时间(0.5～5 h)对铸态合金组织和性能的影响。结果表明：随着钪含量的增加,合金的晶粒细化,晶界处的粗大第二相增多,硬度降低。经470℃×1 h固溶后,含质量分数0.02%钪的合金的硬度最高;继续提高固溶温度或延长固溶时间会导致晶粒尺寸增大,同时延长固溶时间还会导致晶界处聚集块状第二相,因此硬度降低。