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当期目录

    2010年, 第44卷, 第01期 刊出日期:2010-01-29 上一期    下一期
    金属学与金属工艺
    脉冲YAG激光焊接原位生成TiB2/ZL101铝基复合材料
    崔海超,芦凤桂,唐新华,姚舜,楼松年
    2010,44 (01):  1-0005. 
    摘要 ( 4722 )  
    采用脉冲激光技术对原位生成TiB2/ZL101铝基复合材料进行焊接,并分析了脉冲频率对焊缝成形及其微观组织、气孔和TiB2粒子在焊缝中分布的影响.结果表明:脉冲激光焊缝成形较好,焊缝内气孔数量较少,焊接后母材中团簇的TiB2粒子变得细小弥散且比母材分布更均匀;当脉冲频率增至200 Hz时,搅拌作用减弱且焊缝内气孔增多,TiB2粒子的弥散分布也相对减弱,激光穿透深度随着脉冲频率的增加而减小;激光焊接时,焊缝呈现出细小的等轴晶组织,在凝固过程中TiB2粒子被界面前沿推移至晶界处,使得其在焊缝内的硬度增加且分布较均匀,焊接后TiB2粒子未与铝基体发生界面反应而保持了对复合材料的增强效果
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    高强度钢板复杂零件的冲压压边圈拓扑优化
    汤禹成,徐栋恺,陈军
    2010,44 (01):  6-0010. 
    摘要 ( 3736 )  
    在分析冲压模具结构的基础上,提出了冲压模具结构拓扑优化方法,建立了以减重为目标的高强度钢板压边圈优化设计方法,并以DP590轿车侧向高强度双向钢底板拉深压边圈为例加以验证.结果表明:与按准则的设计相比,采用拓扑优化设计的压边圈可以减重50%,且其结构的关键位移及最大应力均未受到影响。
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    X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢中的马氏体相变过程
    韩利战,顾剑锋,潘健生
    2010,44 (01):  11-0015. 
    摘要 ( 3928 )  
    通过膨胀试验研究了X12CrMoWVNbN1011铁素体耐热钢在不同奥氏体化条件下的马氏体相变过程.结果表明:在温度1 010~1 200 ℃奥氏体化15 min条件下,马氏体相变的开始温度点Ms与结束温度点Mf随着奥氏体化温度的增加而升高;在1 070 ℃奥氏体化时,Mf随奥氏体化时间的延长而升高,而在奥氏体化时间小于3 h时,随着奥氏体化时间的增加,Ms上升,在奥氏体化时间超过3 h后,Ms稳定在460 ℃左右;根据膨胀曲线拟合得到在1 070 ℃奥氏体化保温不同时间条件下的马氏体相变动力学方程
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    AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为
    刘斌,张普亮,王金清,张东,周金芳,杨生荣
    2010,44 (01):  16-0024. 
    摘要 ( 3594 )  
    在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.
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    循环应变下多晶铜非Massing现象的模拟
    季媛媛,董纪伟,冯淼林
    2010,44 (01):  21-0024. 
    摘要 ( 3533 )  
    对多轴应力状态下的循环本构模型进行修正,在引入加载历史参数演化方程来刻画材料非比例特性的塑性模型基础上,通过在背应力演化方程中加入额外非线性项,以实现对金属材料非Massing现象的描述;利用隐式积分方法推导出新的应力和背应力积分方程以及整体迭代所需的一致切线刚度矩阵,借助有限元软件ABAQUS的用户子程序UMAT,将模型嵌入有限元分析软件中,对具有典型非Massing现象的多晶铜材料进行数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果加以比较.结果表明,两者较吻合.
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    纳米薄膜晶粒生长的厚度效应

    安之南,丁洪,戎咏华
    2010,44 (01):  25-0030. 
    摘要 ( 3467 )  
    应用各向异性蒙特卡罗方法模拟不同厚度纳米薄膜退火时的晶粒生长过程,通过引入厚度因子来修正Burke提出的动力学模型.结果表明:厚度效应对晶粒生长的抑制作用并非表现在晶粒生长初期,而是当晶粒尺寸达到薄膜厚度的0.8~1.2倍时才变得明显;修正后的抑制晶粒生长动力学方程可清晰描述纳米薄膜中的厚度效应,且与模拟结果更吻合.
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    SPHC钢应变诱导相变细化铁素体晶粒
    伍来智,陈军,张鸿冰,崔振山
    2010,44 (01):  31-0035. 
    摘要 ( 3474 )  
    以SPHC钢为对象,在Gleeble1500型热模拟机上进行单道次热压缩试验,通过分析变形后的应力与应变曲线及变形过程中的金相组织变化,研究应变诱导相变的基本规律及铁素体晶粒细化效果.结果表明:在750~830 ℃的变形中存在应变诱导铁素体相变,并获得超细晶铁素体晶粒尺寸为1.6~4.6 μm;降低变形温度将增加相变所需化学驱动力,促进应变诱导铁素体相变的发生,从而细化铁素体晶粒;在一定的应变条件下,应变诱导相变获得的铁素体晶粒尺寸和体积分数均随应变速率的增加而减少.
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    Au-Cu-Al合金中的马氏体转变
    顾一嘉,金明江,金学军
    2010,44 (01):  36-0040. 
    摘要 ( 3380 )  
    采用3种热处理工艺研究了AuCuAl合金母相的有序化程度,分析了其A2→B2→L21的有序化转变对马氏体转变的影响,即其相变点、马氏体和母相的结构,以及400 ℃时效炉冷处理后没有生成马氏体的原因.结果表明,采用100 ℃时效1.5 h后淬火到冰水中(热处理工艺II)的热处理工艺,可以得到表面浮突的马氏体;采用从650 ℃直接淬火到液氮中(热处理工艺I)的热处理工艺,也会发生马氏体转变,且其均为bct结构,时效处理可使母相得到充分有序化,从而提高其马氏体转变点温度,并使马氏体转变更加充分;此外,采用400 ℃时效、炉冷处理并淬火(热处理工艺III)的热处理工艺,可以获得更高的母相有序度,且不会导致马氏体相变,其所产生的bct结构的新相可能是通过形核长大转变而来.
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    高速加工中的速度规划与段间连接
    杨林,张承瑞,王科,李鹏
    2010,44 (01):  40-0041. 
    摘要 ( 3480 )  
    在复杂型面高速加工中,针对离散速度控制的特点,采用基于时间分割的前加减速算法对前瞻处理后的路径进行离散速度规划;在满足周期性、速度、加速度和定位要求的前提下,对速度规划后的残余长度在减速段进行平摊处理;对于无法进行平摊的残余长度,给出了空间直线与圆弧相互连接的计算公式.结果表明,该方法能够满足复杂型面高速加工的插补精度和加工效率要求.
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    微晶云母陶瓷微细孔超声加工正交试验
    王丹,赵万生,康小明,顾琳,韦红雨
    2010,44 (01):  46-0050. 
    摘要 ( 3671 )  
    采用工件加振方式的微细超声加工方法和银钨合金工具,在厚度530 μm的微晶云母陶瓷圆片上进行微细超声加工试验.通过5因素2水平正交试验分析了超声加工试验中振幅、工具进给速度和转速、工作液中金刚石磨粒粒度及金刚石质量分数对其工具体积损耗率的影响,并选择较优的参数组合,加工出孔径80 μm、深度530 μm、孔侧壁锥度小于0.5°的微晶云母陶瓷通孔.
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    交通运输
    盾构机复合岩土层掘进刀盘弯矩特性分析
    曾晓星,余海东,张凯之,王皓
    2010,44 (01):  51-55. 
    摘要 ( 4048 )  
    针对盾构机在掘进过程中上软下硬的复合地质结构,建立了其刀盘截面圆模型,基于单个切削刀和盘形滚刀的切削机制,建立了复合岩土层掘进时刀盘平面内总弯矩分析模型,分析了与刀盘接触的撑子面内,不同软土面积分数的复合地质条件下,刀盘旋转掘进过程中的弯矩动态特性.结果表明:刀盘平面内2个方向的弯矩与刀盘旋转角分别呈正弦和余弦曲线关系;弯矩波动振幅随撑子面内软土面积分数的增加而降低;当刀盘截面圆内软土面积分数为50%时,其弯矩最大.
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    海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性
    尤云祥,李巍,时忠民,曲衍,肖越
    2010,44 (01):  56-0061. 
    摘要 ( 4219 )  

    基于内孤立波mKdV理论,采用时域有限位移运动方程,结合改进的Morison公式研究了两层流体中内孤立波与张力腿平台(TLP)的相互作用,针对东沙群岛南部海域附近某实测内孤立波特征参数,计算并分析了国际船舶结构力学会议提供的张力腿平台(ISSCTLP)的内孤立波冲击载荷与运动响应,以及张力腿的张力变化特性.结果表明,内孤立波将对张力腿平台产生突发性的冲击载荷以及大幅度水平漂移运动,并使得张力腿的张力显著增大.

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    基于序列响应面方法的汽车板选材优化设计
    张勇,李光耀
    2010,44 (01):  62-0067. 
    摘要 ( 4020 )  
    提出了一种基于序列响应面方法与模拟退火算法相结合的汽车板选材优化方法,并将其用于车体的侧面碰撞安全性研究,采用多项式近似模型替代车体侧面碰撞的物理有限元模型,针对汽车碰撞部位各个零部件进行优化选材.结果表明,采用优化方法所得车体侧面碰撞部位各个零部件材料可达到合理的匹配,并可改善车体侧面的碰撞安全性.
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    建筑科学
    基于显式时间离散CBS有限元法的流场数值模拟
    赵尧军,周岱,李磊
    2010,44 (01):  68-0073. 
    摘要 ( 3898 )  
    基于全微分形式,采用动量特征线实施坐标转换,提出沿动量特征线方程的显式时间离散CBS有限元法,其保持了CBS格式的属性且具有时间的二阶精度.运用该算法进行低雷诺数下圆柱和正方体的瞬态绕流模拟,对比了升力系数和阻力系数的数值计算结果与相关文献的实验结果,数值分析了单柱和并排双柱情形下的流场绕流.结果表明,所提出的CBS有限元法在低雷诺数下的流场模拟中具有较好的可靠性.
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    地铁车站含聚丙烯纤维混凝土结构的抗裂防渗性能研究
    马宏旺,王益群,徐正良,李太文,吴永祥,闫晓东
    2010,44 (01):  74-0079. 
    摘要 ( 3651 )  
    在车站混凝土中掺入聚丙烯纤维,并用于上海市地铁7号线一车站的抗裂防渗现场施工段内混凝土结构中,测量现场混凝土裂缝点的温度和应变情况.结果表明,掺入聚丙烯纤维能够明显提高混凝土结构的抗裂防渗性能,满足地铁车站抗裂防渗设计要求.
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    石油、天然气工业
    胜利油田含油污泥的燃烧特性分析
    周陵生,姜秀民,刘建国,王辉
    2010,44 (01):  80-0084. 
    摘要 ( 3652 )  
    依据胜利油田含油污泥的自身性质,以含油污泥的热重试验为基础,对比分析了含油污泥燃烧与热解的热重曲线,采用热重微商热重(TGDTG)法确定了不同升温速率条件下的着火温度和燃尽温度,利用CoatsRedfern积分法求解含油污泥的指前因子和表观活化能,并进一步分析升温速率对含油污泥燃烧特性的影响.结果表明:随着升温速率增加,燃烧速率、着火温度和燃尽温度不断提高,含油污泥的指前因子和表观活化能有所增大.
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    液化天然气浮式生产储卸装置低温液货卸载参数的定量分析

    顾妍,巨永林
    2010,44 (01):  85-0089. 
    摘要 ( 3307 )  
    基于海上液化天然气的浮式生产储卸装置,应用Aspen plus软件建立11的物理及数学模型,模拟计算了其低温液货卸载的流程,结合模拟结果和动量及能量方程分析了影响海上天然气卸载的主要参数,着重研究液化天然气输送流量、管路高度差对泵压差和蒸发气体质量的影响.结果表明:随着液化天然气输送流量增加,泵压增大而蒸发气体质量先减小而后增大,并存在一个最为经济的设计流量值;管路高度差对低温软管液货卸载的影响明显.
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    原子能技术
    混合能谱超临界水冷堆多层燃料组件核热性能分析
    刘晓晶,杨婷,严勇,程旭
    2010,44 (01):  90-0094. 
    摘要 ( 3350 )  
    针对混合能谱超临界水冷堆所用新型多层燃料组件设计,基于热工子通道与中子物理的耦合计算,对热谱和快谱燃料组件的核热性能进行分析,同时,验证了混合能谱超临界水冷堆多层燃料组件设计方案的可行性.结果表明:热谱多层燃料组件设计可以有效降低局部热管因子,从而降低热谱区燃料棒包壳的最高温度;快谱多层燃料组件设计在保证冷却剂温度反应性系数与燃料温度反应性系数的绝对值较大的同时,可以达到增殖的目的.
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    主蒸汽隔离阀管系振动与噪声分析
    徐峥,王德忠,张继革,周文霞
    2010,44 (01):  95-0100. 
    摘要 ( 3684 )  
    采用有限元法模拟主蒸汽隔离阀内三维湍流非定常激振特性以及管道结构模态和阀腔声学模态,基于时均化流场计算和大涡模拟2种途径,寻找阀门缩颈产生湍流涡的原因,给出了阀门管系可能出现振动与噪声的频率范围,并与其实验结果对比来验证模拟结果的有效性.结果表明,湍流涡形成噪声源的主要频率与阀腔某阶固有声学频率接近,从而产生了声腔共振,并导致显著的阀门振动与噪声.通过多点布置和加速度传感器,现场测得阀门运行工况下的高频谐振成倍增长,且与声腔共鸣频率吻合.
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    一般工业技术
    水平管降膜蒸发器的管束列数优化数值模拟
    杨丽,王文,白云飞
    2010,44 (01):  101-0105. 
    摘要 ( 4046 )  
    基于分布参数方法,对大型制冷系统中水平管降膜蒸发器的换热特性进行管束列数优化数值模拟,计算了饱和液态制冷剂HFC134a在水平铜管束外的流动蒸发换热特性,并考虑不同降膜管束列数和蒸发器中的满液管排数对蒸发器换热特性的影响,提出采用质流场均匀性因子来评价降膜蒸发器的换热性能.结果表明:在满液管排数一定的情况下,降膜蒸发器的管束布置列数越少,则降膜传热管外干斑面积越小;质流场均匀性因子越大,蒸发器换热特性越好.
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    基于圆环滤波的无衍射光定中算法
    毕小伟,朱利民,赵斌
    2010,44 (01):  106-0110. 
    摘要 ( 3392 )  
    根据无衍射光斑特性提出一种定中算法.对光斑进行圆环滤波,求取单个圆环上的光强度平均值及其光强度差绝对值之和Q(r),确定多个圆环Q(r)的总和为目标函数,利用单纯形搜索算法,以搜索目标函数最小值来确定光斑中心点,并进一步优化算法,只选取几个圆环代替全平面的圆环滤波来求取目标函数.结果表明,定中算法的平均时间小于0.21 s,定位精度达到0.1个像素.
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    考虑壅塞特性的电子膨胀阀流量特性模型
    陈亮,陈江平,刘敬辉,陈芝久
    2010,44 (01):  111-0115. 
    摘要 ( 3707 )  
    分析了电子膨胀阀内部制冷剂的壅塞流动特性,应用均相流和冷冻流模型描述电子膨胀阀的流量特性,用亚稳态特性系数建立膨胀阀质量流量计算模型,并采用某型号电子膨胀阀的实验数据与所建模型的计算值进行对比.结果表明,该模型的计算值与实测值的偏差在-8.59%~7.56%以内.
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    无线电电子学、电信技术
    键合参数和芯片/基板厚度对非导电膜互连封装玻璃覆晶模块芯片翘曲的影响
    张建华,袁方,张金松
    2010,44 (01):  116-0119. 
    摘要 ( 4368 )  
    采用热/结构耦合场对非导电膜互连封装玻璃覆晶(COG)模块芯片(IC)的翘曲进行数值模拟,并分析不同热压键合参数和芯片/基板厚度对液晶显示屏(LCD)翘曲的影响.结果表明:在热压键合过程中,键合头温度对COG模块IC翘曲的影响最为显著,键合压力次之,玻璃基板温度最小; IC厚度对IC翘曲的影响不明显,而增加COG模块中玻璃基板的厚度,可有效降低IC翘曲程度.其原因在于较厚的玻璃基板的耐变形能力较高,从而抑制了翘曲.
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    能源与动力工程
    脉冲加热下微尺度表面流动沸腾
    陈钢,全晓军,郑平
    2010,44 (01):  120-0123. 
    摘要 ( 3525 )  
    利用微机电系统(MEMS)加工技术,在梯形微通道内集成特定形状(60 μm×100 μm)的Pt微加热器,通过改变脉冲加热电压及水的流速,采用高速摄像机观察并记录微加热器表面的流动沸腾现象,根据脉冲宽度2 ms下不同流速及热流时微加热器表面的核态沸腾及膜态沸腾现象得到了沸腾流型图.结果表明:在一定流速条件下,随着微加热器的热流增加,核态沸腾及膜态沸腾相继出现在微加热器表面,且核态沸腾开始向膜态沸腾转变;同时,增加水的流速,可使微加热器上发生核态沸腾及膜态沸腾所需的热流量增大.
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    兵器工业
    鱼雷推进性能的经验公式与计算流体力学预测
    杨琼方,王永生,刘凯
    2010,44 (01):  124-0129. 
    摘要 ( 4352 )  
    采用理论预测和计算流体力学(CFD)2种方法对某型导管推进器的鱼雷推进性能和雷体、推进器的水动力性能进行预测分析.结果表明:在航速10.29~25.72 m/s条件下,通过CFD计算的无附体雷体阻力系数与平板摩擦阻力系数和剩余阻力系数之和相差5.2%,即适用于雷型特征的阻力经验公式的精度较高;在进速系数为1.6~2.0时,导管推进器敞水性能曲线的CFD计算值与实验值较吻合,误差小于5%;通过CFD法计算的雷体尾流中推进器的推力、力矩和推进效率与适用于对转桨推进鱼雷经验公式的计算值相差均小于5%,说明适用于对转桨推进鱼雷的推进性能经验公式也适用于导管推进器.
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    工程力学
    横向纤维搭桥下的脱层屈曲数值模拟
    张振兴,肖刚,李四平
    2010,44 (01):  130-0133. 
    摘要 ( 3871 )  
    基于结构屈曲分析的ANSYS有限元法,在考虑横向纤维搭桥影响下,对矩形薄板的脱层屈曲进行数值模拟.结果表明:考虑纤维搭桥时,结构脱层屈曲的临界载荷大幅度提高;脱层后,屈曲模态将发生扩展并产生多个半波模态;随着约束刚度不断增大,脱层屈曲区域逐渐减小,局部屈曲的范围逐渐靠近受载端,且脱层屈曲的特征长度(半波波长)随之减小,而临界载荷值增大.
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    一种适用于移动粒子半隐式法的自由表面识别方法
    潘徐杰,张怀新,孙学尧
    2010,44 (01):  134-0138. 
    摘要 ( 3991 )  
    针对移动粒子半隐式 (MPS) 法中自由表面判定方法的不足,提出了一种基于邻居搜索的自由表面识别方法,其介于MPS法每时间步的显式和隐式修正之间,基于粒子周围的邻居分布,将周围区域分为8块,其中相邻区域无邻居时的粒子属于自由表面粒子,且在实际中,该方法与粒子数密度参数混合使用,在可能被误判的数密度参数区域使用邻居搜索.结果表明,该混合方法能够有效识别自由表面,避免非自由表面粒子被误判,且对算法的效率影响不大.
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    物理
    厚度对含界面缺陷涂层小波包相对能量特征的影响
    徐兵,许金泉
    2010,44 (01):  139-0143. 
    摘要 ( 3219 )  
    基于小波包相对能量特征指标,通过有限元数值模拟,分析了该信号特征对不同厚度涂层界面缺陷的敏感性.结果表明,加速度信号的小波包相对能量特征指标可以反映界面缺陷的位置及其大小,且具有涂层厚度越薄,敏感性越强的特点.
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    数学
    用于任意拉格朗日欧拉有限元模拟的物理量重映算法
    庄新村,吴瑜,赵震,向华
    2010,44 (01):  144-0148. 
    摘要 ( 3622 )  
    借鉴流体力学中的水波传播思想,将物理量重映作为对流问题处理,采用显式二阶RungeKutta间断迦辽金有限元法结合限制器的求解策略来实现物理量重映并加以求解.结果表明,该方法可以有效改善重映结果的耗散性以及局部振荡性,并提高ALE有限元法的求解精度.
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