聚乳酸(PLA)3D打印薄板制件精度研究

采用FDM3D打印方式制备了薄板制件,研究了打印速度、填充方式及层厚等工艺参数对制件表面粗糙度以及制件尺寸精度的影响。结果表明,为得到较好的表面质量,应采用的最佳打印填充方式顺序为:绕直线型直线型同心型;对薄板制件,要得到较好的表面质量和尺寸精度,最佳打印速度为30mm/s,最佳分层厚度为0.2mm;在实际打印参数的设置过程中,应特别注意打印速度对薄板制件整体质量的影响。     

沸石粉砂浆流变性能和强度的根本控制因素研究

为探索砂浆的流变性能和强度根本控制因素,在测量了24组不同配比沸石粉砂浆的流动性、黏聚性和抗压强度的基础上,研究进一步测量了12组不同配比砂浆的填充密度,探索平均水(浆)层厚度对沸石粉砂浆流变性能的影响.结果表明,适量掺入沸石粉能提高固相材料的填充密度,平均水(浆)层厚度为砂浆流动性的主要控制因素,且砂浆的流动性随平均水(浆)层厚度增大而增大,当沸石粉掺量为5%、胶砂比为0.75时,其强度最大.     

3D打印聚醚醚酮复合材料人工骨的成型参数优化

为了提高3D打印聚醚醚酮(PEEK)人工骨与人骨力学性能匹配度,同时改善PEEK材料生物活性,使用羟基磷灰石(HA)增强生物活性的PEEK丝材,对熔融沉积成型(FDM)PEEK/HA复合材料的成型参数进行了优化。设计了正交试验,对填充方向、打印速度、分层厚度和打印温度等重要因素对试样力学性能的影响规律进行了研究。采用三维全场应变测量分析系统对试样在力学试验中的应变场进行测量,采用微米X射线三维成像系统对试样内部缺陷进行分析,得到了各因素对试样力学性能的影响规律,获得了优化打印参数,并通过细胞黏附与增殖试验验证了PEEK/HA材料的生物相容性。试验结果表明：各因素对拉伸强度的影响程度由大到小依次为打印速度、填充方向、分层厚度、打印温度,最大拉伸强度为69.63 MPa;对弯曲强度的影响程度由大到小依次为填充方向、打印速度、分层厚度、打印温度,最大弯曲强度为99.5 MPa。优化参数打印的PEEK/HA试样的力学性能与人皮质骨相当,且具备了良好的生物活性。     

FDM成形工艺对轻量化液压阀块力学性能的影响

结合增材制造轻量化、节能化液压阀块的设计准则,设计了一种轻量化液压阀块,利用熔融沉积成形技术（FDM）制造成形。通过正交试验研究FDM成形工艺中的打印温度、层厚和填充率等因素对液压阀块力学性能的影响。结果表明,三因素对液压阀块试件最大承载力的影响由强到弱依次为层厚、打印温度、填充率,其中,层厚对试件最大承载力影响显著,三因素交互作用对试验结果没有影响;当打印温度为190℃,层厚为0.3 mm,填充率为20%时,试件具有最大承载力;三因素对试件总吸能性的影响与其对试件最大承载力的影响结果一致,验证了该液压阀块力学性能正交试验结果的正确性。     

瓦楞纸板托盘承载能力与缓冲性能

 通过实验测试,研究了不同结构多层瓦楞纸板托盘的抗弯强度、抗压强度及缓冲性能。结果表明,多层瓦楞纸板楞向平行且为纵向层合时,其抗弯强度最大,最大抗弯强度与纸板层数之间满足线性关系;单层瓦楞纸板的垂直抗压强度大于平行抗压强度且大于平面抗压强度,随着瓦楞纸板层数的增加,其垂直抗压强度及平行抗压强度增加,平面抗压强度减小;多层瓦楞纸板脚墩的垂直方向承载能力较强,缓冲性能较差,采用多层瓦楞纸板与EVA 泡沫组合型式可提高其缓冲性能,当脚墩中EVA 材料厚度占脚墩总厚度的3/5,瓦楞纸板厚度占脚墩总厚度的2/5 时,脚墩的缓冲效率与抗压强度达到最优。     

石英砂对水泥浆性能及其水膜厚度影响实验研究

石英砂是强度高、耐磨性好、化学性能稳定的硅酸盐矿物,其主要矿物成分为SiO_2,能与水泥水化产物Ca(OH)_2进行二次水化反应.为探索其对水泥浆性能及其水膜厚度的影响,研究测量了30组不同水胶比、不同石英砂掺量的水泥浆的流动性能、粘聚性和抗压强度.为揭示石英砂水泥浆的流变性能控制机理,本研究进一步测量了5组不同石英砂掺量水泥浆的填充密度,并基于填充密度测量结果计算出各水泥浆试样配比的水膜厚度,探索水膜厚度对石英砂水泥浆流变性能的影响.实验结果表明,石英砂的掺入能增加水泥浆的流动性能,且石英砂掺量越大,水泥浆流动性能越好,但水泥浆的抗压强度随石英砂掺量的增大而逐渐降低.石英砂掺入对填充密度影响不大,水膜厚度为流动性主要控制因素,水泥浆的流动性能随水膜厚度增大而增大.     

地震下高度不等的相邻框架结构碰撞的易损性分析

针对相邻结构在地震下避免碰撞的安全水平亟待量化的问题,提出了相邻结构在地震下发生碰撞的易损性分析方法 .该方法以峰值地面加速度作为地震动强度指标,以相邻结构最大相对位移作为工程需求参数,基于相邻结构的非线性有限元模型开展增量动力分析,分别利用最大似然估计和回归分析,包括单参数线性回归、双参数线性回归和双线性回归,来确定易损性函数的参数.以层高相等的6层和5层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析了不同间距下采用不同方法所得地震下发生碰撞的易损性曲线;计算了6层和4层、6层和3层相邻结构的碰撞易损性,分析了不同楼层数与楼层高度对碰撞易损性结果的影响.研究结果表明：当峰值地面加速度较大时,通过双线性回归所得易损性曲线与蒙特卡罗法结果最为接近,且结构间距越大,二者越接近;其他两种回归方法所得易损性偏大,最大似然估计所得易损性最保守;层高不等的6层和5层相邻结构的碰撞易损性最大,层高相等的6层和4层相邻结构次之,表明当相邻结构的周期比和碰撞位置的影响达到平衡时,碰撞易损性最大.     

基于矩阵分析法的FDM样件翘曲变形参数优化研究

为了解决熔融沉积3D打印成型过程中常见的翘曲变形问题,对影响成型件翘曲变形的主要因素喷嘴温度、填充速度和分层厚度进行分析并制定了正交试验方案.采用矩阵分析方法,分析了三因素对翘曲变形量的综合影响程度,得到了最优工艺参数组合:喷嘴温度为215℃,填充速度为60mm/s,分层厚度为0.2mm.综合影响的显著程度由高到低依次为填充速度、分层厚度和喷嘴温度.     

块状潜山稠油油藏水平井合理产能确定方法

为了确定块状潜山裂缝性稠油油藏水平井底部注水水平采油井的合理产能,利用镜像反映原理和势函数叠加原理推导出水平井井网底部注水整体开发厚层裂缝性稠油油藏的产量公式;并结合油藏区块实际地质参数,针对注采井距、注采压差、采油井垂向位置等影响产量的主要因素进行了分析和优化。结果表明,利用水平井井网底部注水整体开发厚层裂缝性稠油油藏的合理注采井距为2倍油层厚度。为了油井能够获得较高的产能,注采井之间首先必须保持合理的井距形成有效的驱替。随着注采压差的增大,生产井产量呈现线性增加的趋势;但存在合理的注采压差。纵向上将采油井布置在油藏的顶部,可获得最大的单井产量。研究成果可为块状厚层潜山稠油油藏单井合理产能的确定提供理论依据,且方便实用。     

钙钛矿太阳能电池伏安特性分析与计算

采用AMPS-1D软件对以CH_3NH_3PbI_3材料为活性层,ZnO为电子缓冲层,Cu_2O为空穴缓冲层的n-i-p钙钛矿太阳能性能进行模拟优化.探讨了活性层厚度、空穴缓冲层厚度以及温度对钙钛矿太阳能电池性能的影响.优化后的钙钛矿太阳能电池器件参数为CH_3NH_3PbI_3厚度500 nm、ZnO厚度100 nm、Cu_2O厚度50 nm,此时钙钛矿太阳能电池V_(oc)=0.891 V,J_(sc)=22.813 mA/cm~2,FF=0.793,E_(ff)=16.12%.     

基于附面层理论的路基热边界模型

基于"附面层原理",建立考虑气象条件和路面结构热物理因素影响下的路面结构热交换计算模型。选用合适的判据给出热边界厚度的确定方法,然后,通过数值模拟和灰关联分析,考察太阳辐射强度、风速、路面结构等因素对热边界底部温度增量的影响。最后,对各影响因素及其交互作用下的热边界底部温度增量进行二次正交回归分析,建立热边界底部温度计算模型,并以青藏高原气象数据和青藏高速公路路基试验段实测的温度验证模型的可靠性。研究结果表明:热边界厚度与路基等效热扩散率线性正相关;路面吸收率对热边界底部温度增量的影响最大,太阳辐射强度的影响次之,对流换热系数的影响中等,等效热扩散率的影响较小,发射率的影响最小;该模型可靠性高,可以用来预测路基热边界。     

夹卷层厚度定义对其参数化的影响

关于边界层顶部夹卷层厚度的参数化,通常采用的方案是建立无量纲夹卷层厚度与对流理查森数之间的指数对应关系.以往的研究结果显示,幂指数存在很大的不确定性,至今尚无定论.基于对流边界层的垂直结构模型(即一阶模型),本文分析了"热泡理论"和"能量平衡理论"在物理模型上的差异,及其对夹卷层厚度参数化方案的影响,并用大涡模拟数据进行了验证.结果表明,"热泡理论"对应的夹卷层厚度与"能量平衡理论"对应的夹卷层厚度不同;前者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1次律,而后者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1/2次律.     

上海冻结软土的单轴抗压强度试验

对两种典型的上海饱和冻结软土进行单轴无侧限抗压强度试验,在温度为-20,-10,-5 ℃和加载速率为1×10-3,3×10-4,5×10-5s-1的条件下,共进行了2组18个土样的试验.通过对试验数据的分析,得出饱和冻结软土的单轴抗压强度受温度、应变速率、含水量及干密度等因素的影响规律：(1) 抗压强度随应变速率的增加以幂函数的形式增大;(2) 抗压强度随温度的降低线性增大;(3) 在相同的应变速率及温度条件下,含水量越大,冻结软土的抗压强度越大,干密度越大,抗压强度越小,得出抗压强度与温度、应变速率关系的幂函数模型参数;(4)弹性模量随加载速率对数的增加呈幂函数形式增加,随温度的升高线性降低.     

基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验，建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响，结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径，对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性，连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.     

弦月形通道内热虹吸沸腾强化传热的数值计算

弦月形狭缝通道热虹吸沸腾传热具有明显的传热强化效果 ,以溴化锂水溶液为工质的实验测试表明 ,其传热系数达到5～ 6kW/ (m2 ·K) .基于这种狭缝通道气泡底部薄液膜蒸发机理 ,建立了狭缝沸腾传热组合机理模型 .计算结果表明 ,随着时间的延续 ,膜内温度逐渐趋于线性分布 ;热流密度增大 ,液膜厚度变薄 ;沸腾传热系数随着热流密度的增大而增大 .分析了不同边界及初始条件下的气泡底部液膜蒸发传热特性 ,解释了气泡受挤压变形后气泡底部的液膜厚度减薄是传热效率得到增强的主要原因 .该传热模型的求解结果与实验结果吻合良好 ,说明本模型是合理的     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程，分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律，并使用机器学习对模拟所得数据进行训练，从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明，各参数特征中，管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %，密度及比热容两者共占比11%，故在影响管道保温性能的各因素中，管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同，多因素共同作用下，难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据，利用机器学习建立预测模型，输入对应的参数即可预测相应的结果，该模型准确率达到99%，可以对实际应用进行指导。     

厚规格热轧带钢高精度卷取温度控制模型

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数.在生产实践中，如何提高厚规格带钢卷取温度的控制精度是一个难点.针对厚规格带钢在层流冷却过程中的工况特点，提出了温度场计算模型和对流换热系数模型的改进方法，并开发了一种全新的基于相似策略的自适应模型，以改善卷取温度前馈控制效果.经现场应用证明，本文提出的方案能有效提高厚规格带钢的卷取温度控制精度，其中厚度大于12 mm的带钢平均命中率可达到94.9%.     

具有内置隔板的太阳能蓄热水箱运行参数研究

为改善顶部为半球形结构太阳能蓄热水箱的温度分层效果,对水箱在有无内置隔板两种情况下的8组运行工况进行了数值分析,结果表明:内置隔板对水箱内冷热水掺混程度的抑制作用、对水箱内温度分层的改善效果与流体的流动参数及温度密切相关;热水入口温度不变、增大冷水入口流速,水箱顶部与底部间温差逐渐增大,而水箱顶部热水区域逐渐缩小;提高热水入口温度、减小冷水入口流速,能改善水箱顶部区域温度分层效果.当热水入口温度提高到343K、冷水入口速度降低到0.2m/s时可得到最佳的温度分层效果并且能提供316.09K的最高温度热水;当热水入口温度提高到343K、冷水入口流速增大到0.8m/s时可获得水箱顶部与底部间最大温差值.从保证水箱供应热水温度和顶部热层稳定性角度考虑,本文所研究工况中冷水入口流速应控制在0.8m/s以下.     

CaO对碱激发珍珠岩轻质发泡材料性能的影响

以珍珠岩为主要原料、CaO为外加剂、NaOH为激发剂，制备出一种轻质高强的发泡材料。研究了不同CaO用量和焙烧温度对轻质发泡结构形貌、体积密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明，添加CaO可显著提高轻质材料的物理性能，Ca可促进硅铝酸盐网络的形成和基体相的硬化，还可与体系中的硅铝酸盐反应生成水化硅酸钙，起到填充三维网状结构孔隙的作用，形成疏松多孔结构。CaO的质量分数为3%、焙烧温度为650℃时，样品的性能最优，其体积密度为0.252 g/cm³,抗压强度为2.120 MPa,导热系数为0.049 W/(m·K)。     

基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法

针对传统三维打印采用的诸如网格、三角等均匀同构介观结构填充存在结构效率低、与承载零件应力场不协调等问题,受自然生长的木纹可提高木材整体性能的启发,提出基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法,旨在借鉴木材的纤维排布以改善零件的机械性能。通过木材铣削分层,依次提取各层图像木纹并生成对应打印路径,并逐层打印出仿生木纹试件。拉伸试验结果表明：相比同质量的网格填充、三角填充、直线填充三种传统均匀同构填充试件,基于仿生木纹的非均匀异构打印试件最大拉伸载荷分别提高了115.03 %、72.89 %、64.39 %,证明了基于仿生木纹的非均匀介观填充结构能够显著提高打印件拉伸强度。