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激光冲击钛合金微裂纹愈合及力学行为的分子动力学模拟
1
作者
俎群
张恒
+3 位作者
查斯鑫
刘硕
亓新新
赵丽滨
《力学学报》
北大核心
2025年第3期712-719,共8页
钛合金因其优异性能在工程领域应用广泛,然而在加工及服役过程中不可避免在表面引入微缺陷.激光冲击可有效实现金属表面损伤修复,提高钛合金结构器件使用安全性和可靠性.明确激光冲击钛合金微缺陷愈合机理及力学响应对材料安全服役具有...
钛合金因其优异性能在工程领域应用广泛,然而在加工及服役过程中不可避免在表面引入微缺陷.激光冲击可有效实现金属表面损伤修复,提高钛合金结构器件使用安全性和可靠性.明确激光冲击钛合金微缺陷愈合机理及力学响应对材料安全服役具有重要意义.因此,本文基于Ti-6wt%Al合金,采用分子动力学(MD)方法对含不同晶向微裂纹模型进行激光冲击模拟.结果发现,钛合金塑性变形机制及裂纹愈合过程存在显著的晶体取向效应.沿[0001]晶向冲击时塑性变形以锥面部分位错和短程的基面层错为主;沿[1010]晶向冲击时则以晶体再取向为主,同时伴随“三明治”夹层结构.该结构是由原子曳步与间隔基面反向滑移叠加而成,可兼容冲击方向及其垂直方向的几何变形;而沿[1011]晶向冲击时会出现大量同向层错堆积诱导相变.裂纹愈合则由压应力和位错运动主导,不同晶向微裂纹愈合时间有所差异.冲击方向为[1011]时最易愈合,此时基面层错最容易在裂纹表面形核堆积.此外,对比冲击前后多晶模型的拉伸力学性能及残余应力分布,裂纹愈合后模型的抗拉强度和应变明显提升,其两端呈现残余压应力状态,并进一步探讨了MD模拟与激光冲击的理论关系.该仿真结果可为激光冲击强化及修复技术实施提供一定理论依据.
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关键词
激光冲击
微裂纹
分子动力学
晶体取向
钛合金
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职称材料
舵翼平面形状及翼型对其气动特性的影响研究
2
作者
李涛
田犇
+1 位作者
史宝军
刘启明
《兵器装备工程学报》
北大核心
2025年第3期16-24,共9页
针对不同平面形状及翼型组合而成的舵翼,在弹体飞行过程中会产生不同气动特性从而影响制导炮弹的弹道修正过程。通过选取4种平面形状与3种翼型构建舵翼三维模型进行气动特性仿真分析,采用考虑边界层效应的计算流体力学(CFD)方法探讨了...
针对不同平面形状及翼型组合而成的舵翼,在弹体飞行过程中会产生不同气动特性从而影响制导炮弹的弹道修正过程。通过选取4种平面形状与3种翼型构建舵翼三维模型进行气动特性仿真分析,采用考虑边界层效应的计算流体力学(CFD)方法探讨了不同平面形状和翼型的舵翼在不同马赫数下的阻力系数、俯仰力矩系数及升阻比等气动特性参数,揭示了其对舵翼气动特性的影响规律。结果表明:①双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼,在各个阶段的阻力系数较小,升阻比大,并且俯仰力矩系数也大于其它舵翼,稳定性较好,展现了优异的气动性能。②尖峰翼型与矩形相匹配的舵翼在速度小于0.8马赫的阶段的升阻比最大,梯形翼和不对称梯形匹配的舵翼在速度为0.8马赫到1.6马赫阶段升阻比最大,双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼则是在速度大于1.6马赫之后升阻比最大。③梯形翼型与不对称梯形相匹配的舵翼在速度小于1.2马赫之前的阶段有着最大的俯仰力矩系数,双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼在速度大于1.2马赫之后的俯仰力矩系数最大。
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关键词
舵翼
翼型
平面形状
气动特性
升阻比
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职称材料
直写式梯度材料3D打印装置设计分析与试验研究
被引量：
1
3
作者
朱东彬
朱秀旭
+3 位作者
吴卓鸿
张延星
赵丽滨
胡宁
《机械设计》
CSCD
北大核心
2024年第12期15-23,共9页
浆料直写(Direct Ink Writing)3D打印技术具有适用材料广泛、操作简单及成本低廉等优点,在材料3D打印成形领域得到了广泛应用,同时在陶瓷梯度构件成形方面也具有明显的优势。针对现有打印装置结构复杂及成形精度较低的问题,设计了一种...
浆料直写(Direct Ink Writing)3D打印技术具有适用材料广泛、操作简单及成本低廉等优点,在材料3D打印成形领域得到了广泛应用,同时在陶瓷梯度构件成形方面也具有明显的优势。针对现有打印装置结构复杂及成形精度较低的问题,设计了一种机械结构简单的双挤出直写式打印机,实现较高精度的材料梯度渐变。重点阐述了挤出装置的整体结构,以及配套的连接电路和控制程序,通过挤出试验明确了打印速度和挤出流量之间的关系,从而实现了陶瓷梯度构件的高精度成形。结果表明:该挤出装置具有高精度、高可靠性的特点,为材料梯度构件的高精度成形研究奠定了良好的试验基础。
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关键词
3D打印
材料挤出
直写成形
功能梯度材料
装置设计
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职称材料
题名
激光冲击钛合金微裂纹愈合及力学行为的分子动力学模拟
1
作者
俎群
张恒
查斯鑫
刘硕
亓新新
赵丽滨
机构
河北工业大学机械工程学院
河北省跨尺度
智能
装备
技术
重点
实验室
河北工业大学
先进
激光
技术
研究中心
先进智能防护装备技术教育部重点实验室
出处
《力学学报》
北大核心
2025年第3期712-719,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(12272120和52331003).
文摘
钛合金因其优异性能在工程领域应用广泛,然而在加工及服役过程中不可避免在表面引入微缺陷.激光冲击可有效实现金属表面损伤修复,提高钛合金结构器件使用安全性和可靠性.明确激光冲击钛合金微缺陷愈合机理及力学响应对材料安全服役具有重要意义.因此,本文基于Ti-6wt%Al合金,采用分子动力学(MD)方法对含不同晶向微裂纹模型进行激光冲击模拟.结果发现,钛合金塑性变形机制及裂纹愈合过程存在显著的晶体取向效应.沿[0001]晶向冲击时塑性变形以锥面部分位错和短程的基面层错为主;沿[1010]晶向冲击时则以晶体再取向为主,同时伴随“三明治”夹层结构.该结构是由原子曳步与间隔基面反向滑移叠加而成,可兼容冲击方向及其垂直方向的几何变形;而沿[1011]晶向冲击时会出现大量同向层错堆积诱导相变.裂纹愈合则由压应力和位错运动主导,不同晶向微裂纹愈合时间有所差异.冲击方向为[1011]时最易愈合,此时基面层错最容易在裂纹表面形核堆积.此外,对比冲击前后多晶模型的拉伸力学性能及残余应力分布,裂纹愈合后模型的抗拉强度和应变明显提升,其两端呈现残余压应力状态,并进一步探讨了MD模拟与激光冲击的理论关系.该仿真结果可为激光冲击强化及修复技术实施提供一定理论依据.
关键词
激光冲击
微裂纹
分子动力学
晶体取向
钛合金
Keywords
laser shock
microcrack
molecular dynamics
cystalline orientation
titanium alloy
分类号
TN249 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
舵翼平面形状及翼型对其气动特性的影响研究
2
作者
李涛
田犇
史宝军
刘启明
机构
电工
装备
可靠性与
智能
化国家
重点
试验室
先进智能防护装备技术教育部重点实验室
河北工业大学机械工程学院
出处
《兵器装备工程学报》
北大核心
2025年第3期16-24,共9页
文摘
针对不同平面形状及翼型组合而成的舵翼,在弹体飞行过程中会产生不同气动特性从而影响制导炮弹的弹道修正过程。通过选取4种平面形状与3种翼型构建舵翼三维模型进行气动特性仿真分析,采用考虑边界层效应的计算流体力学(CFD)方法探讨了不同平面形状和翼型的舵翼在不同马赫数下的阻力系数、俯仰力矩系数及升阻比等气动特性参数,揭示了其对舵翼气动特性的影响规律。结果表明:①双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼,在各个阶段的阻力系数较小,升阻比大,并且俯仰力矩系数也大于其它舵翼,稳定性较好,展现了优异的气动性能。②尖峰翼型与矩形相匹配的舵翼在速度小于0.8马赫的阶段的升阻比最大,梯形翼和不对称梯形匹配的舵翼在速度为0.8马赫到1.6马赫阶段升阻比最大,双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼则是在速度大于1.6马赫之后升阻比最大。③梯形翼型与不对称梯形相匹配的舵翼在速度小于1.2马赫之前的阶段有着最大的俯仰力矩系数,双弧翼型与不对称梯形相匹配的舵翼在速度大于1.2马赫之后的俯仰力矩系数最大。
关键词
舵翼
翼型
平面形状
气动特性
升阻比
Keywords
rudder wing
airfoil profile
plane shape
aerodynamic characteristics
lift-drag ratio
分类号
TJ4 [兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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职称材料
题名
直写式梯度材料3D打印装置设计分析与试验研究
被引量：
1
3
作者
朱东彬
朱秀旭
吴卓鸿
张延星
赵丽滨
胡宁
机构
河北工业大学机械工程学院
先进智能防护装备技术教育部重点实验室
省部共建电工
装备
可靠性与
智能
化国家
重点
实验室
河北省跨尺度
智能
装备
技术
重点
实验室
河北建筑工程学院学生处
出处
《机械设计》
CSCD
北大核心
2024年第12期15-23,共9页
基金
国家自然科学基金面上项目(52175313)
河北工业大学本科教育教学改革研究与实践项目(202101015)
文摘
浆料直写(Direct Ink Writing)3D打印技术具有适用材料广泛、操作简单及成本低廉等优点,在材料3D打印成形领域得到了广泛应用,同时在陶瓷梯度构件成形方面也具有明显的优势。针对现有打印装置结构复杂及成形精度较低的问题,设计了一种机械结构简单的双挤出直写式打印机,实现较高精度的材料梯度渐变。重点阐述了挤出装置的整体结构,以及配套的连接电路和控制程序,通过挤出试验明确了打印速度和挤出流量之间的关系,从而实现了陶瓷梯度构件的高精度成形。结果表明:该挤出装置具有高精度、高可靠性的特点,为材料梯度构件的高精度成形研究奠定了良好的试验基础。
关键词
3D打印
材料挤出
直写成形
功能梯度材料
装置设计
Keywords
3D printing
material extrusion
direct ink writing
functionally graded material
device design
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
激光冲击钛合金微裂纹愈合及力学行为的分子动力学模拟
俎群
张恒
查斯鑫
刘硕
亓新新
赵丽滨
《力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
舵翼平面形状及翼型对其气动特性的影响研究
李涛
田犇
史宝军
刘启明
《兵器装备工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
直写式梯度材料3D打印装置设计分析与试验研究
朱东彬
朱秀旭
吴卓鸿
张延星
赵丽滨
胡宁
《机械设计》
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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