【摘 要】
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激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)技术具有效率高、成本低、成形件性能优异等优点,成为零件修复和大尺寸构件制造的有效方法.然而,金属LMD成形是金属粉末、激光束和基体三者相互作用的一个多因素耦合过程,涉及流动熔池、快速非平衡凝固、固态相变以及复杂的温度和热应力演变.预测熔池流动情况、凝固规律以及温度应力的演变规律,对于成形试样的气孔、裂纹等缺陷控制,微观组织、力学性能和应力变形调控具有重要意义.数值模拟是一种经济、快捷的工具,对于LMD成形过程的粉末流动预测、熔池变化预
【机 构】
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山东科技大学机械电子工程学院,山东 青岛266590;陆军装甲兵学院装备再制造技术国防重点实验室,北京100072;陆军装甲兵学院装备再制造技术国防重点实验室,北京100072;山东科技大学机械电子工
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激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)技术具有效率高、成本低、成形件性能优异等优点,成为零件修复和大尺寸构件制造的有效方法.然而,金属LMD成形是金属粉末、激光束和基体三者相互作用的一个多因素耦合过程,涉及流动熔池、快速非平衡凝固、固态相变以及复杂的温度和热应力演变.预测熔池流动情况、凝固规律以及温度应力的演变规律,对于成形试样的气孔、裂纹等缺陷控制,微观组织、力学性能和应力变形调控具有重要意义.数值模拟是一种经济、快捷的工具,对于LMD成形过程的粉末流动预测、熔池变化预测、组织预测、温度观测以及冷却后的残余应力和变形预测具有重要意义.近几年,LMD数值模拟研究已经涉及以上几个方面,但研究深度各不相同.针对温度场的研究,主要集中于建立不同的热源模型,探讨沉积过程的温度演变及工艺方案的影响规律.针对应力场的研究,以探索工艺方案的影响规律和应力消除方法为主.研究流场则以熔池流动和粉末流动为主.微观组织模拟考虑熔池流动对宏观温度场及熔池形状的影响,采用定向凝固的生长条件,可以确定枝晶一次间距等凝固信息.本文主要从温度场、应力场、流场、微观组织等几个方面总结了金属激光熔化沉积数值模拟的研究现状,并提出了其存在的问题和预发展的方向.
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超高性能混凝土(UHPC)是一种先进的水泥基材料,具有超高强度、韧性和耐久性,已被广泛应用于工程结构中.然而,在高温条件下,UH-PC致密的微观结构和极低的渗透性,使其极易发生爆裂剥落现象,进而影响构件的使用寿命.本工作采用钢纤维(ST)和聚丙烯(PP)纤维混杂的方式研究了UHPC早期力学性能和抗渗性能,并利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞(MlP)等测试方法研究了UHPC的早期抗高温爆裂剥落的机理.结果表明,掺加体积分数为0.4％的聚丙烯纤维可以有效抑制UH
隧道初支混凝土被钙溶蚀破坏将导致孔隙率增加、强度下降,进而缩短其服役寿命.根据溶蚀计算模型,可以从减少可溶性钙含量、降低孔隙率和降低混凝土基体的水分传输速率等方面来提升混凝土的抗溶蚀性能.采用硬化气泡、X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析、ICP等方法测试分析分别掺加矿物掺和料(AD)、密实材料(纳米二氧化硅,DM)和疏水材料(有机羧酸酯聚合物,HM)混凝土溶蚀前后的孔隙结构、水化产物、微观形貌和钙离子溶出量等指标.结果表明:矿物掺和料AD可以从降低可溶物Ca(OH)2的含量、细化混凝土孔隙等方面提升混凝
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设计并制备了一种混凝土主动控释胶囊,该胶囊能够在微波信号刺激下主动控制释放内部装载的芯材外加剂.采用扫描电镜、X-射线断层扫描仪、电位滴定仪对胶囊及其释放行为进行表征,通过释放动力学模型拟合和极差与方差分析,探讨了胶囊的释放机制和释放率的影响因素.结果表明:胶囊的平均装载能力为34.71％;施加微波后产生响应可缓慢持续释放芯材,释放机制主要为芯材分布于多孔载体孔隙中的Fick扩散机制;各影响因素对释放率的影响程度为:微波功率>微波处理时间>石蜡厚度>Fe3 O4掺量;初步证明了胶囊在砂浆中具有微波主动控制
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为探究泡沫混凝土(Foamed concrete,FC)梁的断裂特性和裂缝扩展过程,采用不同密度和不同初始缝高比的试件,开展不同加载速率下的三点弯断裂试验.结果表明,FC梁的抗弯承载力具有加载速率效应,其峰值荷载随加载速率的上升而增大.但加载速率效应随FC密度的增长逐渐减弱,且初始缝高比越大,加载速率效应越不明显.FC梁抗弯承载力随密度的减小而下降,但其抵抗变形的能力增强.利用ABAQUS建立FC梁的有限元模型,借助扩展有限元方法(Extended finite element method,XFEM)模
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