7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM‐3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

太阳模拟器辐照不均匀性对光伏组件I-V性能测试的影响

以太阳电池单二极管等效电路模型为基础,构建了3个电池片串联组合的等效电路图,利用此模型模拟分析了当太阳模拟器辐照存在不均匀性条件下光伏组件的I-V特性,研究结果表明即使在入射到电池组合上的总能量与辐照均匀分布时的能量一样的情况下,电池组合的I-V特性将偏离辐照均匀时的曲线,电池的最大功率、短路电流随辐照不均匀的增大而减小,填充因子随辐照不均匀的增大而增大。     

泡沫填充波纹夹芯梁的面内压缩破坏模式分析

为了提高波纹夹芯结构作为高铁车厢或油罐车罐体容器外壳在面内压缩载荷下的结构稳定性,提出了在波纹芯体空隙中填充聚酯泡沫的设想,理论研究了泡沫填充波纹夹芯梁的面内压缩破坏行为,同时对面内压缩破坏进行了数值有限元验证。泡沫填充波纹夹芯梁面内压缩下的主要破坏模式为宏观弹塑性屈曲、面板弹塑性起皱2种模式。结合宏观尺度上芯体的均匀化等效弹性常数,建立宏观屈曲破坏的理论模型;将泡沫等效为Winkler弹性基,建立面板起皱破坏的理论模型。对304不锈钢波纹夹芯板和Rohacell 51泡沫填充材料,构建结构的破坏模式图,有限元计算结果从破坏模式和临界载荷2个方面验证了理论预测的可靠性。在此基础上,对泡沫填充波纹夹芯结构进行质量最小优化设计,获得结构的最优化几何尺寸。综合考虑承载、能量吸收、减振、隔热等多功能特性,相较于空心波纹夹芯结构和金字塔点阵夹芯结构,泡沫填充波纹复合结构具有潜在的重要工程应用价值。     

波导铁氧体移相器和鳍线铁氧体隔离器的匹配设计和实验研究(英文)

E面电介质片或铁氧体片加载结构是波导铁氧体器件(例如移相器和鳍线隔离器)的一种常见结构。本文发展了E面部分加载器件的一种等效理论。E面加载结构可等效成充满均匀等效电介质的波导管。给出有关填充因子、有效介电常数、约化波阻抗和约化波导波长的理论公式。进行了波导铁氧体移相器和鳍线铁氧体隔离器的匹配设计。X波段的实验研究表明,在10％频宽内,VSWR<1.25(波导移相器)和1.5(鳍线隔离器)是能够实现的。设计与实验有良好一致。     

双层土壤结构的简化分析

针对在接地系统进行简单设计和接地电阻估算时 ,采用多层土壤结构模型进行计算非常复杂的问题 ,论文将多层土壤结构等效为均匀土壤模型 ,提出了双层土壤结构的等效简化方法 ,分析了各个参数对等效均匀土壤电阻率的影响。双层土壤结构对应的等效均匀土壤电阻率只与地网的面积有关 ,而与地网的形状关系不大。接地系统的垂直接地极长度对等效的均匀土壤电阻率有较大的影响 ,影响程度与土壤的反射系数有关。采用等效均匀土壤模型可以对接地网接地电阻进行估算 ,但却不适于对地网的安全性能进行考核 ,否则会带来较大误差     

热塑性复合材料等效导热系数测定方法

为了提高热塑性复合材料的导热性,为热塑性复合材料的开发与应用提供依据,研究了一种热塑性复合材料等效导热系数测定方法。将聚酰亚胺模塑粉、胶体石墨和炭纤维作为原料,制备热塑性复合材料,搭建复杂环境下导热系数测试实验平台,通过稳态法对理论上单一材料的导热系数进行计算。把填料转换成体积含量,研究热塑性复合材料导热性能,发现填充石墨和炭纤维的热塑性复合材料导热性能有很大的不同,需研究一种通用的热塑性复合材料等效导热系数测定方法。生成等效结构,在此基础上,依据常物性、无内热源与稳态热传导对热塑性复合材料等效导热系数进行测定,利用从底向上的计算方式求出等效导热系数。通过实验测试平台测量炭纤维填充热塑性复合材料和石墨填充热塑性复合材料,结果表明,所提测定结果基本分布于实测数据周围。通过人为添加满足正态分布的实验误差当成实验测量值对等效导热系数进行测定,所提方法可在测量误差情况下给出准确的热塑性复合材料等效系数测定结果。可见所提方法测定结果准确。     

过滤燃烧火焰锋面不稳定性的实验研究

实验研究甲烷/空气预混气体在多孔介质燃烧器中燃烧的火焰锋面不稳定特性.结果表明,给定一个初始非均匀预热区域,在当量比为041,流速为042m/s时,在6mm的小球填充床内,火焰锋面由较为规则的对称火焰逐渐演变为倾斜火焰,并最终分裂为上下两个区域.在布置填充床的同时,对填充床进行夯实,降低孔隙率分布不均匀性.在孔隙率均匀的填充床内,初始的非均匀预热区域,使得火焰的传播极其不稳定,最终导致熄火;即使给定初始均匀的预热区域,火焰锋面依然具有一定的不对称性.填充床的结构不均性是过滤燃烧火焰锋面倾斜的主要原因,而初始的不均匀因素将加剧火焰传播的不稳定性.     

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。     

均匀化方法对单向碳/铝复合材料弹性性能预测

基于均匀化方法,预测单向碳/铝复合材料的等效弹性模量,得到单向碳/铝复合材料等效弹性常数的预测公式.首先,采用均匀化方法对单向玻纤/环氧复合材料等效弹性模量进行预测,得到玻纤/环氧复合材料的等效弹性常数,并与NASA经验公式的计算结果进行比较.结果表明,均匀化方法计算得到的等效弹性常数与NASA经验公式的计算结果相吻合,验证了周期性边界条件以及均匀化方法预测单向复合材料弹性性能的正确性.然后,采用均匀化方法对不同纤维含量的单向碳/铝复合材料等效弹性模量进行预测,并与NASA经验公式和混合法则的计算结果进行比较.结果表明,NASA经验公式和混合法则的计算公式可以预测单向碳/铝复合材料的纵向拉伸模量和纵向泊松比,但无法预测其横向拉伸模量和剪切模量.最后,采用最小二乘法拟合均匀化方法的计算结果对NASA经验公式进行修正,得到了单向碳纤维增强铝基复合材料横向拉伸模量和剪切模量的预测公式.     

ECAP中摩擦和背压对纯铜变形和组织的影响

采用有限元软件Deform-3D对纯铜等径角挤压(equal channel angular pressing,简称ECAP)过程进行数值模拟,分析不同摩擦条件下载荷变化、等效应力和等效应变的分布情况,并对纯铜微观组织进行观察;同时模拟不同背压条件下材料的变形过程,分析塑性变形区的应变速率和等效应变分布情况.结果表明:随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大,但对载荷在变形过程中的变化趋势影响不大;等效应力和应变分布不均匀;试样的晶粒细化程度变大但分布均匀性下降;背施加压有利于减小塑性变形区,等效应变分布更加均匀,材料的变形均匀性提高.     

填充磁化等离子体波导的导波场分析

文章对填充磁化等离子体波导中的导波场进行了详细的分析,给出了有限磁场下波在填充磁化等离子体波导中的传播理论,推导出作为普遍严格的在磁化等离子体波导中电磁波的波动方程及场分量的表达式,并且对所得到的结果进行了验证,这对进一步研究磁化等离子体波导中的电磁波传播特性和微波等离子体激发的准分子激光器奠定了理论基础。     

纵向填充不同介质的椭圆波导传播特性

在椭圆柱坐标系中，利用单介质椭圆波导电磁场解析解，对纵向填充两种不同介质的理想导体壁椭圆波导连接后的传播特性进行了研究，得到其模式场特征方程．结果表明，纵向填充两种不同介质的圆波导的电磁场模式特征方程是其特例．用数值计算方法研究了填充椭圆波导的介质折射率、波导的偏心率等对奇对称基模传播特性的影响，对波导中电磁波的传播特性及截止条件的讨论以及数值计算表明如此结构的波导有滤波作用．     

薄环形等离子体填充波导中的T-G模式研究

利用等离子体流体模型和线性场理论,分别导出了无限薄环形等离子体填充圆柱波导和无限薄环形等离子体填充波纹波导中的色散关系。通过数值计算,对以上两种情况下的T—G模的特性作了相应的比较和分析。研究表明,在无限薄环形等离子体填充情况下,T-G模的频率不再受到等离子体振荡频率的限制。     

填充多层手征介质的共焦椭圆波导模式特征方程

采用在椭圆柱坐标系中分离变量的方法,给出了填充任意多层互易手征介质共焦椭圆波导模式特征方程的一般计算公式.结果表明,当椭圆退化为圆时,利用角向马丢函数和径向马丢函数的渐进关系,可得到填充多层互易手征介质的圆波导的模式特征方程.由此可见,圆波导是椭圆波导的特例;当只填充一层互易手征介质时,可由所得椭圆波导的一般特征方程得到此种特殊情况的模式特征方程,利用特征方程可分析填充互易手征介质的椭圆波导的传播特性.     

人工磁导体结构组成间隙波导的理论仿真研究

介绍了周期平行金属线的色散方程,给出了PEC-AMC 结构的等效电路图,分析了PEC-AMC 结构中的电磁波传播模式,得出了该结构的色散曲线.根据理论用CST 和HFSS 两种仿真软件设计了工作在1. 2-2. 2GHz 的间隙波导,将两种结果进行了对比,证明了由人工磁导体结构组成间隙波导的可行性.     

等离子体窄通道中的电磁波传播特性分析

在等离子体鞘套中激光成丝形成等离子体通道,该通道可以被等效为内部是低密度等离子体、外层为无限大厚底高密度等离子覆层的等离子体圆柱波导。分析了该模型下的传播特性,重点讨论了各类模式下的特征方程、截止的条件及波导的截止特性。     

热声热机谐振管截止频率选择机理

通过波导管理论的推导，对热声热机中谐振管的截止频率选择机理进行研究，导出谐振管中传播一维平面波的频率传播范围，阐述热声热机谐振管中一维平面波的传播机理，即谐振管截止频率选择的理论依据。理论研究结果表明：对于同样等效直径的矩形谐振管，其截止频率远大于圆形谐振波导管的截止频率；对于等效半径为2mm的微型热声制冷机的谐振管，当声速为343m／s时，谐振管的截止频率为50248Hz，实际的工作频率5500Hz，远小于谐振管的截止频率；在热声热机谐振波导管中只存在一维平面波传播，有利于合理布置热声热机的其他部件，达到优化热声热机的目的。     

非齐次波导方程基于状态转移算子和DtN映射的算法

针对存在内光源的导波方程，即非齐次Helmholtz方程，将波导方程的边值问题转化为可用步进算法的类“初值”处置问题，然后给出了一种基于Dirichlet to Neumann (DtN)映射和状态转移算子的算法。并给出了两个算例，算例表明此算法是非齐次周期波导问题的一种高效的计算方法。     

渐变折射率波导中的等效折射率分析

渐变折射率波导的表面折射率对确定波导的折射率分布起着关键的作用,而用传统的m-线方法又不能确定。本文利用分析转移矩阵方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导的等效折射率的实验方法。分析结果表明,利用这种方法得到的等效折射率近似等于波导的表面折射率。