一种描述减振器滞回特性的Bouc–Wen改进模型

Bouc–Wen模型在非识别激励工况下模拟的阻尼力与实际阻尼力误差较大，对非识别激励振幅过于敏感，针对这一问题，提出了一种描述减振器滞回特性的改进模型。首先用Mechanical testing and simulation(MTS)疲劳试验机对磁流变减振器进行力学性能试验，获得在多种激励幅值、频率和电流作用下的阻尼力。采用阻尼力对位移的斜率与阻尼力关系来模拟滞回环特性曲线。根据滞回曲线特点利用二次多项式函数来表征滞回环斜率与阻尼力的关系，同时，引入关于速度的指数函数修正项，进而对改进后的Bouc–Wen模型进行参数识别，并对其进行仿真及验证。与试验得到的阻尼力进行对比，发现在非识别激励工况下，曲线吻合效果较好。对改进前后Bouc–Wen模型模拟的阻尼力特性曲线进行对比，结果表明:改进后模型得到的阻尼力仿真值能够较好地模拟试验得到的各种工况下阻尼力的值，且优于Bouc–Wen模型，同时Bouc–Wen模型在非识别激励工况下模拟阻尼力精度较差这一问题得到了改善。新模型为保证车辆悬架系统在多变工况下仿真响应的准确性打下了基础。      

磁流变弹性体主链吸附模型

为了揭示磁流变弹性体变刚度工作机理,并为制备磁流变弹性体提供理论依据和指导,以磁偶极子理论为基础,研究分析了磁偶极子在磁场中的受力特性及不同磁场下磁流变弹性体内磁性颗粒的分布情况,并考虑颗粒链化后耦合场的影响及吸附颗粒或短链的影响,提出磁流变弹性体主链吸附模型.在一定的假设条件下,从颗粒间的磁相互作用能出发,计算了磁流变弹性体的磁致剪切模量.计算结果表明,该模型计算所得的磁致剪切模量小于传统的单链模型,并能够反映各因素对磁流变弹性体磁致剪切模量的影响,其中颗粒体积比、磁场强度和剪切应变是影响磁致剪切模量变化的主要因素.     

平均载荷及载荷幅值对工业纯钛双轴保载疲劳行为影响

通过室温双轴保载疲劳试验，研究了不同平均载荷及载荷幅值对工业纯钛双轴保载疲劳行为的影响。结果表明，在相同保载时间下，平均应变及应变速率随着平均载荷和载荷幅值的升高而逐渐增大。当载荷幅值一定时，蠕变应变随着平均载荷的增大而增大，当平均载荷一定时，蠕变应变随着载荷幅值的增大反而减小。分析双轴棘轮与蠕变应变之间交互作用时，发现两者始终相互制约。断口分析表明，随着平均载荷和载荷幅值的增大，疲劳条带特征逐渐消失，韧窝及撕裂棱数量显著增加，断口呈现韧性失效特征。随着平均载荷或载荷幅值的增加，等效应变幅值增加，疲劳寿命逐渐降低。与平均载荷的影响相比，疲劳寿命对载荷幅值的变化更加敏感。分别利用最大主应变、最大剪应变、Mises等效应变、最大主应力及SWT模型进行双轴保载疲劳寿命预测，其中SWT模型预测精度最高。     

循环加卸载下闪长玢岩蠕变特性及损伤本构模型

分级加载压缩蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变，故采用三轴循环加卸载压缩蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离，从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑。以某水电站闪长玢岩为例，探讨该类岩石蠕变特性。在破坏前，岩石的瞬时弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长；随着偏应力的增加，黏弹性应变和黏塑性应变呈非线性增长。引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型；用分数阶Abel黏壶代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型。然后将新型黏弹性模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型。最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合，从而证明该模型的适用性。      

稀土元素La对AZ91D镁合金低周疲劳行为的研究

研究了AZ91D＋0．3％La镁合金在总应变幅△εt／2为0.2％～1.2％范同内循环加载时的低周疲劳行为。结果表明,在较大应变幅下,AZ91D＋0．3％La镁合金的循环滞后回线上分别出现捌点、拉压不对称和锯齿现象;镁合金的低周疲劳寿命随应变幅值的提高而下降,并且符合Manson—Coffin关系式;镁合金的循环应力响应行为和循环应力应变行为均呈现明显的循环硬化现象;疲劳断口上出现了多疲劳源现象,且随应变幅的增加越来越凹凸不平。     

干/湿状态下HFRP搭接接头的剪切蠕变试验及分数阶导数流变模型

搭接是纤维增强复合材料(FRP)的重要连接方式,长期性能是该技术实际工程应用的关键.对不同恒定应力和湿度状态下混杂FRP (HFRP)双搭接接头的剪切蠕变性能进行了试验研究.试验观测到了明显的蠕变变形,测定了蠕变与恒定应力及湿度的关系.进一步采用分数阶导数流变模型对试件的蠕变进行模拟.根据模型所包含的Mittag-Leffler函数的性质采用了改进的Powell优化算法,并确定了合理的初值,结合试验曲线拟合得到模型各参数值.根据搭接接头蠕变的特点,在经典分数阶流变模型中引入了表征应力水平对搭接接头非线性蠕变特性影响的函数,提出了一种改进的分数阶蠕变柔量计算公式.研究结果表明,该流变模型能够采用简单的表达形式和较少的参数对试件的非线性蠕变行为进行拟合,在30%~70%恒定应力范围内准确模拟了双剪搭接接头的蠕变曲线.      

Bi-2223带材在自场和外场条件下电流密度分布的数值分析

Bi-2223超导带材是一种具有较高载流能力的高温超导材料,被广泛用来制造高场强的内插磁体以及核磁共振(NMR),磁头振成象(MRI)等核磁共振设备。在超导磁体的设计以及交流损耗的计算中,不可避免地会涉及到Bi-2223带材中电流密度的分布。基于Brandt数值分析的方法,考虑了自场和外场对于临界电流密度的影响,利用Matlab对Bi-2223带材截面的电流密度分布进行了计算。为了便于仿真计算,用实验测得的临界电流与磁场关系的数据代替了Kim模型和Bean模型。在计算中主要施加了3种外加条件:(1)只施加横向磁场;(2)只通入传导电流;(3)将通入传导电流的带材放置于背景场中。结果显示,当Im20 A或者Bm100 mT时,Bi-2223带材中电流密度随着传导电流和外场的幅值增加而增长;当Im20 A或者Bm100 mT时,Bi-2223带材中电流密度的最大值随着传导电流和外场的幅值增加而减小;屏蔽电流会随着外磁场的频率增加而减小,传导电流的频率对于电流分布的影响可以忽略不计;当通入传导电流的Bi-2223带材放置于背景场中时,电流密度的分布相对于中心不再对称,并且饱和电流值会随着外磁场的幅值增加而减小。     

4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃的低周疲劳行为

采用轴向应变幅控制的低周疲劳试验研究了总应变幅对4Cr5MoSiV1热作模具钢700 ℃低周疲劳行为的影响,包括循环应力响应行为、循环应力应变行为、循环迟滞回线和应变疲劳寿命行为等。结果表明:随着总应变幅从0.2%增大到0.6%,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃时循环应力响应均表现为先循环硬化再循环软化的特性,并且应力幅最大值从220 MPa增大到308 MPa。同时,随着总应变幅的增大,4Cr5MoSiV1钢在700 ℃下的低周疲劳寿命由6750循环周次降低到210循环周次,且其过渡寿命约为1313循环周次。疲劳断口形貌分析结果显示,高温低周疲劳过程中裂纹主要萌生于试样表面处,且随着应变幅增大,裂纹源逐渐增多,疲劳条纹间距变宽,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。透射电镜分析结果显示,循环软化可能与板条结构转变为胞状结构、基体发生位错湮灭、碳化物的析出和粗化有关。      

用于复杂环境电涡流传感器的开发及应用

针对矿井电磁场干扰信号强、湿度高、温差大、传感器采集矿车信号不准确的问题,开发了由可控幅值振荡器、检波电路、低通滤波器、反相幅值比较放大、滞回电压比较器、输出电路及偏置电路组成的新型电涡流传感器。采用差分对管振荡电路消除温度变化对静态工作点的影响,通过自动增益控制电路补偿高频自激振荡信号的幅值,消除传感器自激和误检。应用表明,传感器灵敏度高,信号采集准确,抗电磁场干扰能力强,撞击损坏率2%。     

新型热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为研究

为了研究热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行单道次热压缩实验，获得了应变速率为0.001～0.1 s^-1和变形温度1 030～1 230℃条件下的高温流变应力曲线。应用双曲正弦函数构建了与应变有关的材料本构模型并验证，并基于动态材料模型构建了三维功率耗散图和三维失稳图，将二者叠加得到典型应变下的热加工图。结果表明，所有变形条件下的高温流变应力曲线均呈现典型动态再结晶特征，并且由于奥氏体基体析出强化相含量、动态再结晶体积分数的影响，流变应力随变形温度的降低或应变速率的增大而增大。基于5CrNiMoVNb钢的本构模型计算的流变应力值与实验值的相关性系数为0.992 7,较高的相关性系数表明建立的高温流变应力模型能够比较准确地预测合金的流变应力。此外，根据不同条件下的三维功率耗散图和三维失稳图可知，随着应变的增大，功率耗散峰值区向中温、高应变速率区域扩散，热变形失稳仅容易出现在低应变、低变形温度和高应变速率区域。真应变为0.8时，最佳的加工工艺参数范围为：变形温度为1 080～1 200℃,应变速率为0.01～0.1 s...     

基于常时微动的单结构面危岩体损伤识别实验

危岩体的动力学参数能够表征危岩体与基岩之间结构面的损伤,实际工程中人工激励危岩体较为困难,因此,如何根据场地常时微动特征识别危岩体动力学参数仍是亟需解决的问题.本文将常时微动激励下的危岩体振动问题归为欠阻尼条件单自由度结构受迫振动问题,将危岩体频谱幅值与基岩频谱幅值之比作为相对幅值谱,通过相对幅值K>1的最大峰值点对应的频率得到危岩体的一阶固有频率.以宏观裂缝控制型危岩体（悬臂式和错断式危岩体）及微观裂隙控制型危岩体（滑移式危岩体）为研究对象,通过模型实验验证了常时微动条件下测量危岩体一阶固有频率的可行性,通过切割裂缝模拟悬臂式危岩体和错断式危岩体结构面损伤弱化,发现随着损伤程度加剧,一阶固有频率呈明显下降趋势;通过水溶胶冻结融化模拟滑移式危岩体结构面损伤弱化,随着损伤程度加剧,其一阶固有频率无明显变化,高频段的重心频率发生明显变化.实验结果表明对于宏观裂缝控制型危岩体结构面损伤可通过危岩体的一阶固有频率进行识别,对于微观裂隙控制型危岩体结构面损伤可通过危岩体高频段的重心频率变化进行识别,将两者综合起来对危岩体结构面损伤进行识别将更加有效.     

不同轧向角度取向电工钢磁致伸缩现象研究

对不同轧向角度取向电工钢的磁致伸缩现象进行了研究，发现随着外磁场方向与轧制方向角度的增加，磁致伸缩应变λ0－p先负向缓慢增大，在30°左右达到峰值后再迅速正向快速增大，在90°达到正向峰值。这主要与磁畴初始磁化方向和外磁场方向角度有关。同时，应变振幅λp－p总体上呈上升趋势，表现为先缓慢增加，但由于存在试样长度方向上由缩短转变为伸长的过程，导致应变振幅在30°～60°间略有下降，A计权速度水平LvA和A计权加速度水平LaA与应变振幅的变化规律一致。     

改进希尔伯特黄变换理论在配电网故障选线中的应用与研究

将一种新的非线性、非平稳信号处理方法-改进HHT(Hilbert-Huang Transform)方法应用于配电网故障选线中.改进HHT方法可以从非平稳的故障信号中准确地提取丰富的系统故障暂态信息.通过对故障后各线路零序电流特征分析,进而利用HHT提取零序电流高频分量幅值、频率和相位等信息,比较幅值和相位实现正确选线.理论分析和大量的ATP仿真结果表明:基于改进HHT的选线方法可以准确、可靠地实现中性点经消弧线圈接地配电网单相接地故障选线.     

奥氏体量及预应变量对0.1C-4.98Mn中锰钢力学性能的影响

采用610℃5h炉冷和800℃20 min水淬+625℃12 h空冷两种热处理工艺和0～20%拉伸预应变等试验方法,分析了 6.9%和13.6%两种奥氏体量及0～20%预应变量对中锰钢5 mm板力学性能变化的影响。利用XRD试验法测量奥氏体的体积分数,拉伸试验法测量力学性能。研究结果表明:在同一预应变量下,奥氏体体积分数为13.6%的试样与6.9%的试样相比,屈服强度低约30 MPa、抗拉强度高约40 MPa、屈强比小约0.1、总延伸率约大7个百分点、加工硬化效果更明显等。而在同一奥氏体量水平下,随预应变量增大,屈服强度、抗拉强度和屈强比都提高、总伸长率下降;且随真应变增大,加工硬化行为可分为四个阶段:减小(Ⅰ阶段)、增大(Ⅱ阶段)、几乎不变(Ⅲ阶段)、减小(Ⅳ阶段)。     

大圆坯结晶器电磁搅拌器磁场的数值模拟

基于有限元方法,利用ANSYS软件模拟计算了大圆坯连铸结晶器电磁搅拌(M-EMS)器内三维磁场分布,分析了铜管厚度、断面和搅拌电流、频率对磁场分布的定量影响,并通过磁场的实验测定对数学模型进行了验证.研究表明,磁场模拟结果与实测结果吻合得较好;结晶器铜管对磁场具有较强的屏蔽作用,铜管越厚,屏蔽作用越强;小断面结晶器内磁感应强度大于大断面的情况;磁感应强度随着频率的增大而减小,随电流的增大而增大.     

超低碳贝氏体钢热变形时组织演变的有限元模拟

分析了(％)0．07C-0．056Nb-0．01Ti-0．42Cu-0．26Mo-0．0031B微合金化超低碳贝氏体钢热压缩过程的动、静态再结晶数学模型。利用有限元分析软件MSC．Autoforge，采用热-力耦合的弹塑性有限元方法(FEM)，模拟了压缩过程中的应变场和温度场。在此基础上，通过编写用户子程序，将热弹塑性有限元模型与组织演变模型结合起来，计算了在此过程中再结晶晶粒尺寸和再结晶分数，结果表明，对尺寸测量值的范围为34．3～65．3μm的再结晶晶粒，其晶粒尺寸模拟值的范围为32．4～61．1μm，对应值相对误差小于11．8％。     

晶粒尺寸对高锰奥氏体TWIP钢氢脆行为的影响

主要研究了晶粒尺寸对Fe- 17Mn- 1Al- 0.6C TWIP钢的氢脆行为的影响。原始材料经过不同的热处理制度,得到晶粒尺寸为17和45μm的材料。通过慢拉伸试验研究氢质量分数在0～0.001%材料的氢脆敏感性。试验结果表明,充氢后的试验材料比未充氢试验材料易发生氢脆,充氢后的试验材料断裂强度和断裂应变均降低。随着晶粒尺寸的增大,试验材料的氢脆敏感性增强。在氢质量分数为0.001%,晶粒尺寸增加到45μm时,应变损失率为17%,随着晶粒尺寸的增大,氢脆敏感性增加的原因是晶粒尺寸较大的材料孪晶较早出现,孪晶密度较大,同时单位晶界氢质量分数增加。     

Al2O3界面钝化与热处理对Gd2O3-HfO2高κ薄膜电性能影响

采用磁控溅射技术在p-Si(100)衬底上生长了Gd2O3掺杂HfO2( GDH)高κ薄膜,制备了GDH/Si和GDH/Al2O3/Si两种堆栈层.结果表明Al2O3界面钝化使漏电流密度降低了两个数量级,并改善了回滞窗口和平带电压的偏移.高温N2退火对堆栈层电学性能影响明显:随着温度的增加,界面性能逐步改善,退火温度为900℃时,回滞窗口小于20 mV,积累区趋势平缓并且单位面积电容值增大,薄膜介电常数为20.     

加工参数对Ti2041合金热变形行为及组织演变的影响

采用Gleeble-3800热模拟试验机对Ti2041合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度为650～900℃、应变速率为0.001～1.000 s-1和最大变形量为60%下的高温热变形行为。分析了不同变形工艺参数对微观组织的影响规律。结果表明：合金的峰值应力值随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。随着变形温度、应变速率和变形量的增大,变形组织中的动态再结晶现象越明显,晶粒尺寸逐渐减小,合金的显微硬度逐渐增大。通过提高变形温度、增大应变速率和变形量达到了细化晶粒的效果;随着保温时间的增加,晶粒尺寸越大,合金的显微硬度值也逐渐降低。基于实验数据,建立了含Z参数的应变补偿Arrhenious本构方程,具有较高的精度,其相关系数值达到了0.99295,平均相对误差为7.63%,预测值偏差在15%以内的数据点达92.82%。     

TC27钛合金的热变形行为及加工图

通过Thermecmaster-Z热模拟试验机,对TC27钛合金在变形温度900～1 150℃和应变速率0. 01～10 s~(-1)范围内进行等温恒应变速率热压缩实验,压缩变形量为50%。结果表明,流变应力随应变的增加迅速增大,达到峰值后随应变的增加而减小,最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小,随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区,一个是900℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现动态回复;另一个峰值区为1 050℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现再结晶。