金属增材制造中的关键力学问题与前沿计算技术主题序

来源 :力学学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanggl981025
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
增材制造(亦称“3D打印”)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体构件的新兴制造技术,涉及力学、光学、材料、机械、控制、计算机、软件等学科的交叉融合,已成为现代制造业最具代表性的颠覆性技术,也是《中国制造2025》规划的重要发展方向.金属增材制造是3D打印技术的一个主要分支,一般常采用高能束(激光、电子束等)作为输入热源,通过熔化离散金属材料(粉材、丝材)进行逐层叠加打印制件,从而弥补传统减材和等材制造的不足,已在航空航天、汽车电子及生物医学等众多领域取得了典型应用.
其他文献
以MODIS数据反演得到的2000-2018年天山地区净初级生产力、地面湿度、水分利用效率、叶面积指数、植被覆盖度和陆地表面温度6项指标为基础,构建植被生态质量指数,利用SEN+Mann-Kendall、Hurst指数及标准差等方法对2000-2018年天山地区植被生态质量的时空变化特征、可持续性及稳定性等进行分析,探索天山地区植被生态质量与气温降水等气候因子的关系及驱动分区.结果 表明,2000-2018年,天山植被生态质量优良区面积占38.2%,等级较差和差的区域面积占41.1%,大部分区域的植被生态
利用探空资料、0.25°ERA-Interim和0.25°FNL再分析资料以及多普勒天气雷达资料,对2019年7月10日发生在四川的一次暴雨过程进行诊断分析,进一步结合中尺度天气预报数值模式进行数值模拟,对观测资料诊断结果进行验证和对比分析.结果 表明,四川上空500 hPa由“槽后脊前”转“槽前脊后”的环流形势有利于暴雨区的辐合上升运动;暴雨区及其上下游的冷层云结构强烈不稳定,在西风带作用下持续影响四川盆地;四川盆地充足的水汽和成都区域的水平风向垂直切变有利于上升运动的发展,成为触发此次降水的影响因子;
高超飞行器在中低空以极高马赫数飞行时,飞行器表面会遇到湍流与高温非平衡效应耦合作用的新问题.这种高焓湍流边界层壁面摩阻产生机制是新型高超声速飞行器所关注的基础科学问题,厘清此产生机制可以为减阻方法的设计提供指导,具有重要的工程实用价值.本文选取高超声速飞行时楔形体头部斜激波后的高焓流动状态,开展了考虑高温非平衡效应的湍流边界层直接数值模拟研究,并设置同等边界层参数下的低焓完全气体湍流边界层流动作为对比,采用RD(Renard&Deck)分解技术研究了高焓湍流边界层摩阻的主要产生机制,对摩阻产生的主要贡献项
热流密度点测量结果并不能完全反映详细的热流分布特征,尤其是针对热流梯度较大、热流分布复杂的区域,需要热流密度场测量技术以获取全场精细的热流分布特征.应用温敏漆测量热流密度场的方法得到了广泛应用,但实验条件来流总温较低,与真实飞行环境存在明显差异,真实飞行条件下的辐射效应严重限制了温敏漆技术的应用.针对高超声速高焓条件下缺乏热流密度场测量方法的难题,提出了内嵌式温敏漆测量方法,基本思想是利用温敏漆测量内壁面温度的变化历程结合热传导反问题的求解确定热流密度.本文详细介绍了内嵌式温敏漆测量方法的测量原理、测量系
利用大气污染物监测数据及高分辨率再分析资料,将时空差异性量化与污染物来源分析相结合,利用城市与背景地区间的污染物质量浓度差与气象要素的相关关系,分析外源输送和本地排放对城市空气污染的贡献.京津冀地区城市大气污染较严重且季节变化明显,背景站点空气质量好且全年稳定少变.主要城市与背景站点的污染物质量浓度变化同步性秋冬季高,春夏季低,说明秋冬季区域性污染受外源输送、地形及天气背景等外因影响较显著;春夏季居民生产、生活造成的本地排放等内因对城市ρ(PM2.5)变化的贡献更加显著.典型个例的数值模拟结果表明,高度较
基于四步半隐式特征线分裂算子有限元方法,对串列布置双圆柱双自由度涡激振动问题进行了数值模拟计算,并分析了间距比、剪切率、频率比以及折减速度4个参数对圆柱结构动力响应的影响.研究发现:不同固有频率比与剪切率对下游圆柱振动幅值影响较大,然而对上游圆柱振动幅值影响较小.上游圆柱在两个自由度方向达到最大值的折减速度不同,然而下游圆柱基本同步.上游圆柱共振区的范围明显宽于下游圆柱,同时上游圆柱较下游圆柱会更早进入与退出共振区间.另一方面,双圆柱主要在锁定区间完成相位的转变,随频率比增大能量从流体传递到柱体的速度会减
针对相同特征长度不同钝体的尾迹结构相近,肉眼难于分辨的问题,提出了一种基于卷积神经网络的钝体尾迹识别方法,并在竖直肥皂膜水洞的典型钝体模型尾迹实验中获得高准确率验证.实验平台由自建竖直肥皂膜实验装置、钝体模型(方柱、圆柱和三角柱)及图像采集系统组成,可基于光学干涉法实现对不同速度下钝体肥皂膜尾迹的高清持续拍摄.所建立卷积神经网络识别模型由输入层、卷积层、池化层、全连接层和分类层组成,其中,卷积层和池化层用于提取尾迹的深层次特征信息,而全连接层和分类层构成识别分类模式来分类输出图像对应的钝体类型或雷诺数.通
新型近空间高超声速飞行器大多具有尖头薄翼的外形,驻点下游机身附近的强剪切流动及气动加热具有显著的非平衡特征.由于加热总量预估和实验测热数据辨识的需要,工程上越来越关注强剪切非平衡流动及气动加热预测问题.本文结合理论建模和直接模拟蒙特卡洛数值模拟,研究了振动非平衡条件下的可压缩库埃特流动的气动力/热问题.首先基于参考温度方法,在量热完全气体模型下,得到了可压缩库埃特流动参考温度的理论公式.然后分析了振动非平衡过程对于参考温度和雷诺比拟关系的影响,得到了表征振动非平衡强弱程度的无量纲判据,并利用该判据构建了考
目前流体流动与传热问题的研究大都基于确定性工况条件,而现实流体流动与传热问题中存在着大量不确定性因素,计算流体力学的不确定性量化提供了一种理解流体物性、边界条件与初始条件等不确定性因素对模拟结果影响的能力.为揭示随机多孔介质内顺磁性流体热磁对流的传播规律与演化特征,本文发展了一种基于侵入式多项式混沌展开法的热磁对流不确定性量化数理模型与算法程序.该方法分别利用Karhunen-Loeve展开与多项式混沌展开表达输入随机参数与输出响应量,同时利用伽辽金投影方法将随机热磁对流控制方程解耦为一组可以应用有限元修
采用浸没边界格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)模型执行动边界绕流数值模拟时,信息交互界面和边界力计算格式直接影响流动求解器的数值精度和计算效率.基于隐式扩散界面,一种改进的直接力格式IB-LB模型被提出.边界力表达式基于欧拉/拉格朗日变量同一性准则推导,转换矩阵描述的信息交互界面耦合了拉格朗日节点间的非同步运动.采用Richardson迭代数值求解关联边界力与无滑移速度约束的线性方程组,不仅克服了传统速度修正格式中矩阵求逆引起的计算