智能磁-率控式阻尼器的设计与仿真

为了解决建筑结构振动的问题,基于磁流变-剪切增稠材料设计一种智能磁-率控式阻尼器;通过对阻尼器的阻尼力模型进行研究,结合磁流变-剪切增稠材料的磁流变特性和剪切增稠特性,设计智能磁-率控式阻尼器的结构形式和磁路结构.结果表明:主、副缸筒内填充磁流变-剪切增稠液具有磁敏和率敏双重特性;主活塞采用双层活塞杆实现永磁磁场可调,...     

分散介质和温度对SiO2分散体系流变性能的影响

用应力控制流变仪考察了不同分散介质乙二醇（EG）、丙二醇（PG）、丁二醇（BG）以及温度对SiO2分散体系流变性能的影响.实验结果表明：以不同分散介质制得的分散体系都具有可逆的剪切变稀和剪切增稠现象,且在所研究的应力范围内,体系中耗能模量C＂都大于储能模量G＇,体系主要表现为粘性;在剪切变稀区,G＇明显减小,其中EG体系的G＇减小最明显,PG体系次之,BG体系G＇减小最少,而G＂基本保持不变;在剪切增稠区,G＇和G＂都随着应力的增大而增大.用＂粒子簇＂生成机理能较好地解释这种流变现象,即：剪切变稀与体系中连续空间网络结构的破坏有关,而剪切增稠则是流体作用力促使不稳定的＂粒子簇＂的生成所致;分散介质粘度大的体系,对应的临界剪切应力σc反而小,在频率扫描中,临界频率ωc也具有相同的变化规律;改变温度并不会改变体系的σc和流变曲线的变化趋势,但曲线会上下平移.     

具有扇形缺口的Co纳米盘的微磁学模拟

以H.Wang等人的实验结果为依据,用微磁学理论对直径为400 nm,具有不同缺口角度的Co纳米盘在不同方向(垂直和平行于盘的缺口方向)磁场作用下的磁化反转过程进行模拟.从剩磁态、剩磁和矫顽力三个方面考察了不同缺口角度的引入对磁体磁性能的影响.比较模拟结果发现:当磁场垂直于盘的缺口方向时,获得的剩磁态均为磁通闭合磁畴结构,且此时剩磁和矫顽力都随缺口角度的增加呈增加趋势.     

垂直磁记录薄膜交换耦合作用及开关场分布的测量

采用Lakeshore7407型振动样品磁强计,以Co-Pt垂直磁记录薄膜为例,详细介绍了垂直薄膜等温剩磁(isothermalremanentmagnetization,IRM)曲线、直流退磁剩磁(directcurrentdemagnetizationremanence,DCD)曲线的测量方法和退磁因子的计算方法,并给出根据退磁场修正后的IRM和DCD曲线计算垂直磁记录薄膜曲线和开关场分布(SFD)的方法.最后详细讨论了薄膜的微观组织和易磁化轴取向分布对退磁场、交换耦合作用和SFD的影响.结果表明:退磁场的存在使得直接测量得到的晶粒间交换耦合作用偏小,开关场分布宽化;影响晶粒间交换耦合作用的内在原因是介质的微观组织和易磁化轴的取向分布.     

减阻型纳米二氧化硅流体的流变性分析

采用流变仪等方法测试了自主研发的减阻型纳米流体HNFⅢ的流变性,研究分析了纳米SiO_2颗粒浓度(质量分数0.002 5%~0.20%)、剪切速率和温度等参数对HNFⅢ流变性的影响规律,以及HNFⅢ的剪切增稠机理。结果表明:HNFⅢ的黏度随纳米SiO_2颗粒浓度的增加而升高;剪切速率低于临界剪切速率值γ0时,纳米流体的黏度几乎不变,而一旦超过γ0,黏度快速升高,具有明显的剪切增稠特性,并且低浓度的纳米流体黏度上升更快,导致了不同浓度的纳米流体黏度出现汇聚的特征;同时,临界剪切速率γ0随温度升高而减小,随浓度升高而增大。实验得到了纳米液HNFⅢ的本构方程,显示其属于膨胀性流体。重复测试和双向剪切测试表明,剪切增稠具有良好的可逆性,满足"粒子簇"理论。     

NdFeB磁体的晶粒相互作用、矫顽力和δM(H)曲线

采用δM(H)曲线方法研究了烧结和快淬纳米双相NdFeB磁体的矫顽力与\r 晶粒微结构和相互作用的关系．随磁化场的增强,δM(H)由正值增加,达到峰值后\r 下降,然后变为负值．标志晶粒相互作用从以交换耦合作用为主转变为以静磁相互 作用为主,使δM(H)取正向峰值的磁场略小于磁体的矫顽力．烧结NdFeB磁体\r δM(H)曲线的正向峰值随取向磁场的增加而增大,且峰值位置左移,表明取向磁场 对磁体性能的影响类似于晶粒交换耦合作用．纳米双相NdFeB磁体δM(H)曲线的 正向峰值随晶粒尺寸的减小而增大,表明晶粒交换耦合相互作用随晶粒的减小而增\r 强;较强磁场下的δM(H)有较大的负值,表明具有高磁化强度的软磁性相对静磁相\r 互作用有较大的贡献．     

SiCp/FVS1012薄板微观结构及高温性能的研究

利用OM,XRD和TEM等方法研究了喷射沉积-挤压-轧制SiC颗粒增强FVS1012(SiCP/FVS1012)薄板的微观结构以及退火对该复合材料硬度的影响.结果表明,本工艺制备的SiCP/FVS1012薄板具有优异的高温力学性能,在315℃时,σb=308 MPa,σ0.2=290 MPa,δ=5.69%;在415℃时,σb=201 MPa,σ0.2=182 MPa,δ=3.65%.微观组织分析表明:类球状细小弥散的Al12(Fe,V)3Si相的生成是该复合材料具有优异高温力学性能的主要原因,此外,SiC颗粒的加入对提高该复合材料的高温力学性能也有重要作用.     

取向多晶Fe-Ga合金结构与磁致伸缩应变研究

采用定向凝固的方法实验研究了取向多晶Fe-Ga合金的磁致伸缩性能.发现〈110〉轴向取向的Fe-Ga合金具有较大的磁致伸缩应变.在零预压力下,其饱和磁致伸缩应变λs为188×10-6;在20 MPa预压力下,λs可以达到286×10,具有明显的压力效应.还观察到在大的预压力(＞15 MPa)作用下,在低磁场范围出现负磁致伸缩应变现象.     

预应力条件下超磁致伸缩材料的温度敏感性分析

超磁滞伸缩材料Terfenol-D具有应力温度敏感特性,通过循环油浴加热的实验方法,测量超磁致伸缩材料在力热磁耦合下的磁滞回线,发现预应力的增加有效降低了温度对材料低磁场性能的影响,材料显示出了良好的低磁场下的温度稳定性能.试件在高应力120 MPa,在磁场300 kA/m下的磁化强度出现了先增大后减小的现象,磁化衰减幅度得到减弱.     

预变形对7N01铝合金力学性能及显微结构的影响

采用力学性能测量和显微结构表征和工艺调控等手段,系统研究了预变形加时效的组合工艺对7N01铝合金力学性能和显微结构的影响.研究表明:与单一的变形强化工艺和单一的时效强化工艺相比,合适的形变时效工艺能大幅提高材料的性能.本实验采用10%预变形后120℃再时效,合金的屈服强度可以达到430 MPa,抗拉强度可以达到470MPa,延伸率仍然保持在14%.随着预变形量的增加,合金的强度先上升后下降,采用过大的变形量反而不利于优化材料力学性能;变形引入的位错会对后续时效强化中纳米析出相颗粒的种类、尺寸和分布等产生关键作用,从而影响材料最终的综合力学性能.     

碱锰电池携磁原因分析及其消磁技术研究

从电池组成结构和生产工艺特点方面发现了电池携磁的2个主要原因是:电池钢壳在冷轧冲压过程引发的金属相变和电池流水吸附送料装配过程中的外界磁化.该文对碱锰电池的消磁方法进行研究,摸索出一套适用于碱锰电池的消磁方法,即先饱和充磁,再50 Hz定频消磁.经过3次消磁后,100％的电池样品达到了剩磁B,＜0.2 mT的目标.     

斜入射坡莫合金薄膜的磁电阻效应

研究了斜入射蒸镀的坡莫合金薄膜在室温下的磁电阻效应。测量结果表明:(1)斜入射膜的磁电阻效应是各向异性的,但在电流方向不变时ΔR_(Sα)/ΔR_0=cos~2α的关系仍然成立;(2)由ΔR_(rα)/ΔR_0与剩磁状态前饱和磁化的磁场方向无关,也可以决定膜的单轴性;(3)测定了外加磁场几乎垂直于膜面时的磁电阻变化与外加磁场的关系,并与Stoner-Wohlfarth转动模型的计算结果作了比较,它们定性地一致。     

HDDR NdFeB磁粉两步法伴温磁场取向制备高性能柔性各向异性NdFeB黏结磁体

利用高性能吸氢-歧化-脱氢-再复合(HDDR)NdFeB各向异性磁粉,通过两步法伴温磁场取向工艺制备高性能柔性各向异性NdFeB黏结磁体,重点研究了两步法伴温磁场取向工艺制备出不同成分配比磁体的磁性能和力学性能.结果发现:制备出磁体的取向度有大幅度提高,当成分配比(质量分数)为96.5%磁粉+1%偶联剂+2.5%黏结体系的磁体在120℃加热保温30 min磁场取向后,磁能积达到97 kJ.m-3,而磁体的矫顽力最大降幅只有1.3%,论证了两步法伴温磁场取向工艺制备柔性各向异性NdFeB黏结磁体在实际生产的可行性.环氧树脂润滑剂的加入使得制备出磁体的延伸率和柔性均大幅度下降,并且加入量越多,下降幅度越大,因此环氧树脂润滑剂最大加入量不应超过1%(质量分数).     

EPS/脱硫石膏墙体材料的制备与性能研究

以再生EPS颗粒为轻骨料，改性脱硫石膏为胶凝材料，制备EPS/脱硫石膏轻质墙体材料.选用羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)对胶凝材料浆体增黏，研究HPMC掺量对EPS/脱硫石膏墙体材料匀质性和力学性能的影响.结果显示：当HPMC掺量为0.05%时，墙体材料匀质性良好，力学性能最佳.在此基础上，研究EPS掺量对墙体材料表观密度、力学性能、抗冻性和导热性的影响.结果表明：EPS掺量增大使墙体材料表观密度、力学性能和导热系数逐渐降低.当EPS掺量为70%时，墙体材料28 d抗压、抗折强度分别为5.9 MPa和1.5 MPa,表观密度为801 kg/m³,导热系数为0.391 W/(m·K),冻融循环50次的强度损失率与质量损失率分别为12%和1.4%,为节能利废型轻质保温墙体材料研究提供参考.     

往复镦挤对SiC_p/2024铝基复合材料组织性能的影响

采用室温拉伸测试、扫描电镜及透射电镜等手段研究了往复镦挤变形工艺对SiCp/2024铝基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiCp/2024铝基复合材料经过往复墩挤后,基体组织出现细化,SiC颗粒发生破碎,基体中SiC颗粒由团聚变得分布均匀;在交替剪切变形作用下,基体中的位错发生重组和湮灭,形成细小的亚晶;相对于挤压态,经过4道次变形后,复合材料抗拉强度由271 MPa提高到378 MPa,屈服强度由203MPa提高到260 MPa;经过往复镦挤变形后,拉伸断口以界面脱粘和颗粒断裂方式为主.     

硅灰预处理对高性能水泥基材料力学性能的影响及其机理

为制备高性能水泥基材料,研究了硅灰预处理对水泥基材料力学性能的影响,并分析了其机理.研究结果表明,通过对硅灰进行化学表面改性预处理,可改善掺加硅灰的高性能水泥基材料的力学性能,其抗压强度达200 MPa以上,抗折强度超过30 MPa.颗粒粒径分析、Aim和Goff模型计算结果表明,硅灰经过预处理后,拆散了硅灰的团聚体,改善了其在水泥基材料中的分散均匀性,增大了体系的填充率,提高了水泥基材料的密实度.SEM和XRD分析表明,对硅灰进行预处理,改善了水泥基材料中集料与水泥浆体界面过渡区的结构,从而提高了水泥基材料的强度.研究还表明,微纳米级硅灰颗粒具有极强的自团聚效应,改善硅灰的分散性是充分实现其优异的物理、化学特性的关键.     

剪切增稠抛光加工Si_3N_4陶瓷的试验研究

基于剪切增稠抛光(STP)的加工原理分析Si3N4陶瓷超精密加工的控制策略,考察所制备的含有立方氮化硼(CBN)磨粒的剪切增稠抛光液的流变行为,分析工件抛光前后表面形貌变化及表层应力状态,研究其抛光特性.结果表明:抛光液具有可逆的剪切增稠与稀化效应,可达到STP加工工艺用抛光液的要求;改变磨粒粒径,可以控制Si3N4加工效率与表面质量,且材料去除量和表面粗糙度的理论值能够反映试验值的变化;STP加工Si3N4为持续微切削的"柔性抛光",初期为脆性剪切、粘着磨损去除,后期为塑性去除;当磨粒粒径达到纳米级时,表层应力状态由初始残余拉应力变为压应力,说明STP不仅能高效去除原有表面损伤层而且新引入的损伤小;随着抛光时间的延长,去除量先快速增大而后趋缓;抛光90 min后,去除率由初期的5.00~2.40μm/h降至3.24~2.04μm/h,表面粗糙度Ra由108.9~111.1nm降至22.0~10.7nm;抛光150min后,Ra可降至9.6~7.2 nm,实现了Si3N4陶瓷粗抛后的精密抛光.     

级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法

为了从本质上揭示级配碎石组成结构与力学性能的内在关系,基于2维颗粒流软件提出了级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法,并通过该方法以安康瀛湖石灰岩碎石为例研究了级配碎石的力学性能.结果表明:不同级配碎石的CBR(california bearing raio)、剪切强度和抗压强度的实测值分别为495%~692%,592~802kPa,1.29~1.54MPa;相应的模拟值分别为525%~736%,636~839kPa,1.34~1.54MPa;平均误差分别为4.50%,5.07%,5.15%.模拟结果与实测结果基本吻合,证明颗粒流数值模拟方法应用于级配碎石力学性能研究中的可行性.     

聚丙交脂-乙交酯纤维的温压成形

通过溶液沉析纺丝法制备聚丙交酯-乙交酯(PLGA)纤维,观察纤维的形貌并对其进行XRD和SEM表征.采用纤维温压成形法控制压力和温度得到条形的PLGA材料结合试样断口分析,研究成型压力与温度对PLGA材料的力学性能的影响.研究结果表明:非晶多孔结构的PLGA纤维可通过溶液沉析纺丝的方法获得,其孔径为0.1～ 1.0 μm;压制压力和压制温度对材料的力学性能影响较大,材料的抗弯强度、剪切强度和抗弯模量均随着温度和压力的增大而先增大后降低;在压制压力为105 MPa,压制温度为160 ℃时,试样的力学性能比较理想,此时,其抗弯强度可达到187.3 MPa,剪切强度达到100.1 MPa,抗弯模量达到2.5 GPa,可望作为非承重部位骨折愈合内固定材料.     

组合点阵材料GBCC-BCC变形机制及力学性能分析

点阵材料是一种轻质多功能周期性的开孔多胞材料,与传统材料相比,点阵材料具有高比刚度/强度、高抗爆抗冲击性能等优异力学性能,在高新技术领域中拥有广阔的应用前景,受到了国内外研究者的广泛关注.本文设计了一种变密度体心立方嵌套体心立方(Graded Body Centered Cubic nested Body Centered Cubic, GBCC-BCC)点阵材料,与常规体心立方(Body Centered Cubic, BCC)点阵材料相比,具有更为优异的比力学性能(比刚度、比强度和比吸能).利用3D打印技术制备了不同相对密度的GBCC-BCC点阵材料,采用实验与数值模拟相结合的方式,研究了新型点阵材料GBCC-BCC的力学性能,包括尺寸效应、变形模式、拉压不对称性以及不同相对密度下的比力学性能.实验数据和数值模拟结果均表明在单轴压缩工况下,相对密度大于0.3时, GBCC-BCC点阵材料Z方向的比刚度、比强度和比吸能优于多数基本构型点阵材料和拓扑组合构型点阵材料.