简介：单晶材料声速各向异性的特点使传统超声测量在对其厚度测量时存在一定误差。从理论上推导立方晶系单晶材料{100}晶面内的声速模型,设计加工立方晶系单晶材料的声速测量试块,测量超声入射角与晶体不同取向下纵波声速大小,求得该材料的实际声速模型。从模型中发现该材料不同晶体取向下纵波声速在5300～6130m/s内变化,变化幅度约15.6%。该模型为立方晶系单晶叶片的壁厚误差修正提供了可靠的数据支持。

简介：为了分析单个晶粒变形行为对微成形的影响,将自由表面的晶粒看作单晶体构建晶体塑性模型。基于率相关晶体塑性理论,考虑试样尺寸、初始晶体取向及其分布,分析微圆柱体墩粗变形中尺寸效应机理。结果表明,流动应力随着试样尺寸的减小而明显减小,晶体取向的分布对试样流动应力具有显著影响,并随着塑性变形的进行而减小。由于单晶体的各向异性,在试样表层发生了明显的非均匀变形,这将导致表面粗糙度的增加,小尺寸试样则更加明显。过渡晶粒的存在使得晶粒各向异性对表面形貌的影响减小。模拟结果得到了实验验证,这表明所建立的模型适合于以尺寸依赖性、流动应力分散性和非均匀变形为特点的微成形工艺分析。

简介：铜在我国经济发展与国家资源安全方面扮演着重要角色。采用“压力-状态-反应”（PsR）模型，构建了一套包含3个一级指标、9个二级指标、14个三级指标的铜资源安全综合评价指标体系，并运用功效系数法进行数据无量纲化处理，熵值法进行赋权。然后，选取1992—2011年的数据，计算出中国铜的PSR安全综合指数。结果表明，中国铜资源安全综合指数在低位回升，安全压力在改善，安全状态仍持续紧张，安全响应水平在提升，但铜的总体安全态势仍不容乐观。

简介：建立了用于模拟立方晶系合金三维枝晶生长的改进元胞自动机模型。该模型将枝晶尖端生长速率、界面曲率和界面能各向异性的二维方程扩展到三维直角坐标系，从而能够描述三维枝晶生长形貌演化。应用本模型模拟在确定温度梯度和抽拉速度条件下三维柱状晶生长过程的一次臂间距调整机制和不同择优取向柱状晶之间的竞争生长。使用NH4Cl-H2O透明合金进行凝固实验，模拟结果和实验结果吻合较好。

简介：9310钢制尾桨轴模拟件电子束焊试验件进行疲劳试验时,偏向尾桨轴模拟件一侧出现裂纹。采用磁粉检测、断口分析、金相组织分析、显微硬度测试和材料化学成分分析等方法对其失效原因进行了分析。结果表明：尾桨轴模拟件裂纹性质为疲劳开裂,裂纹源起始于电子束焊环缝起焊收尾搭接处的气孔缺陷处;改善电子束焊的工艺设计,加强工艺控制可有效预防焊缝气孔的产生,同时合理运用X射线、超声等无损检测技术手段,并加强对焊缝处的无损检测可提高焊接结构的可靠性。

简介：采用CFX4.3对闪速炉沉淀池中的熔体流动和温度分布进行数值模拟研究。针对1个出渣口对应1个冰铜出口（1-to-1）与1个出渣口对应2个冰铜出口（1-to-2）这两种操作方案共设立16种计算工况。模拟结果表明,两种方案下熔体流动相似,但采用1-to-2操作方案时,熔池中可见明显的回流。仿真中还发现,渣口与冰铜出口的不同组合方式对沉淀池中熔体温度分布的影响显著,其中在1-to-2操作方案下,沉淀池中的熔体温度更均匀。在实际生产中,当采用远离沉淀池入口的放铜口进行操作时将更有利于实现沉淀池内熔体温度的均匀分布。

简介：利用获得的相似准则，采用相似物理模拟方法，研究离心铸造过程中液态金属在微尺度空间内的充型流动规律。结果表明：在微尺度条件下，模拟流体优先充填横截面积最大的流道，当转速提高到964r/min时，才会同时充填0.1mm的微流道；在充型流动过程中，流体总能量保持不变，流体的自由液面是以转轴为圆心的规则圆弧面；充型速度随时间的增加而增大，迅速达到一个极值，然后随着时间的增加，变化逐渐趋于平缓，同时随着转速的增加充型速度达到峰值的时间也会极剧缩短。

简介：本文基于Ginzberg-Landau理论,发展了一个改进的二元合金相场模型.并利用该相场模型与溶质场进行耦合计算,以Al-4.5%Cu合金为例模拟了二元合金等温凝固的枝晶演变过程.实现了逼真地模拟二元合金凝固过程的等轴枝晶演变,得到了二次或更高次晶臂生长等复杂的枝晶形貌.溶质场分布由枝晶生长过程所决定,枝晶初生晶臂中心的溶质浓度最低,在被二次晶臂包围的界面区域的溶质浓度最高;固溶界面区域具有较大的溶度梯度,其中枝晶尖端的梯度最大.相场法模拟计算得到的Peclet数的值与Lvantsov理论计算值吻合较好,从而验证计算结果的正确性.

简介：为研究固态Ti/Al扩散偶的扩散反应,将Ti/Al箔构成的扩散偶分别在525,550,575和600°C退火1～40h。实验结果表明TiAl3是Ti/Al界面处生成的唯一相。TiAl3的优先长大是界面热力学作用的结果。TiAl3相主要向Al箔一侧长大,其长大过程符合抛物线规律。在晶界扩散的基础上,用有限差分方法模拟TiAl3相的长大过程,模拟结果和实验结果吻合较好。

简介：建立一种有效修正相场模型来模拟小平面枝晶生长形貌。通过该模型分别研究网格大小、各向异性值、过饱和度及不同重对称性对小平面枝晶生长形貌的影响。结果表明,随着时间的推移,晶核生长为六重对称性的小平面形貌。当网格尺寸大于640×640时,小平面形貌不受模拟网格大小的影响。随着各向异性值的增加,小平面枝晶的尖端速度增大到一个饱和值后再逐渐降小。随着过饱和度的增加,晶核从一个圆形演化为发达的小平面枝晶形貌。根据Wulff理论和对应的小平面对称性模拟形貌图,证明所提出的模型是有效的,并能够拓展到任意重对称性的晶核生长的模拟。

简介：涡流脉冲热像技术中,对含裂纹被测试件施加短时高频电流激励,裂纹面因涡流积聚会产生瞬时热量,进而由热传导引起试件表面温度分布的变化。为了分析裂纹传热特性,建立了涡流分布模型和简化传热模型,探索了试件表面温度分布的特点。制作了一系列含不同长度的贯穿疲劳裂纹金属试件,深入研究了裂纹区域热响应和裂纹长度之间的关系。数值模拟和实验结果表明：在特定的检测条件下,裂纹区域热响应与裂纹长度接近线性关系,满足正相关性,从而证明了简化传热模型的正确性。研究成果丰富了涡流脉冲热像技术的传热理论,为该技术的工程实践奠定了理论基础。

简介：采用气体雾化合金颗粒制备Al-1．1％Sc和Al-2％Sc合金。采用x射线衍射分析合金样品以确定样品的晶格参数。利用这些晶格参数，分别通过WIEN2K和EMTO程序对该合金的力学性能进行理论计算。将实验得到的合金的弹性模量和理论计算结果进行比较。讨论了计算得到的A13Sc相和AI—Sc合金的力学性能以确定Al-Sc合金中最佳的Sc含量。结果表明，最高的Sc含量约为1．0％，更多的Sc不能提高合金的力学性能。

简介：提出一种新型的复合材料成形工艺，即热冲压成形，来直接成形复合材料。为了研究复合材料板的成形行为，分析了成形温度对零件的影响，进行了热弯曲和热拉深实验。实验结果表明，编织复合材料板的锁止角为30°，在成形过程中，变形载荷一般小于5N，并且变形载荷随着温度的升高而降低。成形碳纤维复合材料板的最佳温度是170℃。采用有限元分析软件ABAQUS对模具的温度场分布和复合材料板的变形进行了数值模拟。为了研究碳纤维在成形过程中的运动，采用两节点的三维Truss单元T2D3对纤维进行网格剖分，模拟结果与试验结果相吻合。

简介：研究了Sb^3＋-OH^--Cl^-体系中配位溶解-沉淀平衡的理论模拟和实验验证，包括SbOCl、Sb4O5Cl2和Sb2O3的水解沉淀过程。对不同配体浓度、不同pH值条件下的锑离子平衡浓度进行理论计算及实验验证，同时分别从溶解平衡和物质转变吉布斯自由能的角度对沉淀产物进行理论分析，并开展验证实验。结果表明，实际锑离子平衡浓度大于理论计算的浓度，其中理论计算的锑离子最小平衡浓度在pH值4.6时为10^-10.92mol/L，而实验验证结果表明在pH值5.1时最小平衡浓度为10^-3.8mol/L。在一定pH值条件下可以得到不同沉淀产物，无论是在理论计算或是验证实验中均不存在SbOCl，验证实验中得到了产物Sb8O11Cl2-H2O。

简介：本研究在扩展有限元方法基本原理的基础上，以ABAQUS为平台，利用XFEM方法模拟了弹塑性力学经典解中平板的多裂纹扩展问题，验证了XFEM方法的有效性；同时，对含孔洞平板的多裂纹扩展及开裂问题进行了模拟仿真。模拟结果表明：扩展有限元方法能够有效地进行裂纹扩展过程模拟，逼真地模拟出裂纹的扩展行为，不受单元边界的制约，无需单元的局部加密，有效地减少了单元数量，节约了计算成本，研究还发现孔洞的存在影响了裂纹扩展的路径为解决实际复杂问题提供了方便的途径。

简介：采用耦和流场的相场模型,考虑热扰动影响因素,模拟非等温条件下低雷诺数过冷熔体强迫层流对流动法向枝晶生长的影响。以高纯丁二腈（SCN）过冷熔体枝晶生长为例,分析熔体有流动和无流动时二次枝晶形貌差异的原因;研究过冷熔体层流速度、流动法向一次枝晶臂偏转角度和枝晶尖端生长速度之间的关系;推导枝晶尖端前沿熔体流动速度值与枝晶生长时间的理论表达式;定量对比其理论值与模拟值,结果吻合较好。

简介：采用分子动力学方法研究氢氧化镁的力学性能和点缺陷能,而对体相和表面所含点缺陷的微观电子结构采用第一性原理进行研究。结果表明,根据缺陷能分析,阳离子间隙和置换缺陷非常容易产生,因此对于氢氧化镁通过引入其他阳离子进行改性相对容易。高的OH键(OHSchottky缺陷)或H键(H的Frenkel缺陷和Schottky缺陷)提高了氢氧化镁脱水过程所获得熵的能垒,从而提高了氢氧化镁的分解温度,这是氢氧化镁能够满足填充型阻燃添加剂的要求本质原因之一。建立了氢氧化镁MD模拟的势能模型,通过模拟计算揭示了氢氧化镁晶体结构与力学性能的关系。为了获得具有较好机械加工性能的添加型阻燃剂,应选薄层状氢氧化镁。确定了含点缺陷氢氧化镁的电子结构。揭示了离子掺杂对氢氧化镁晶体的影响机制,为掺杂离子的选择提供了理论指导。

简介：基于建立的新型三维仿真模型，采用分子动力学方法模拟单晶铜（100）表面纳米加工过程，研究材料的去除机理和纳米加工过程中系统的温度分布与演化规律。仿真结果表明：系统的温度分布呈同心型，切屑温度最高，并且在金刚石刀具中存在较大的温度梯度。采用中心对称参数法区分工件中材料缺陷结构的形成与扩展。位错和点缺陷是纳米加工过程中工件内部的主要缺陷结构。工件中的残余缺陷结构对于工件材料的物理属性和已加工表面质量具有重要影响。位错的成核与扩展、缺陷结构的类型均与纳米加工过程中系统的温度有关。加工区域温度升高有利于位错从工件表面释放，使工件内部位错结构进一步分解为点缺陷。采用相对高的加工速度时，工件中残留缺陷结构较少，有利于获得高质量的加工表面。

简介：采用不同强度超声对AZ80镁合金熔体进行处理以改善合金的凝固组织。当施加的超声强度为30.48W/cm2时,合金的平均晶粒尺寸由未经超声处理时的303μm降低为148μm。为了进一步了解超声改善镁合金微观组织的机理,采用数值模拟的方法研究超声声压对空化泡行为的影响,并且对熔体中的超声场分布情况进行分析。结果表明,熔体内不同位置所受的声压是不同的,因此不同位置上的铸锭试样的晶粒细化程度也不同。随着超声强度的增加,声压值增加,而合金的晶粒尺寸则随之降低。

简介：剪切冲孔试验(SPT)适用于表征各种材料的剪切性能,尤其是受到体积限制的材料。本文研究AZ80镁合金的屈服和极限剪切强度与各种参数(间隙、模具直径和样品厚度)之间的关系。此外,基于Mohr-Coulomb理论,在剪切冲孔试验中引入了相对最优条件。结果表明,合适的间隙/片材厚度比范围为2%~10%。为了在剪切冲孔试验中提供单剪切应力状态,需要选择的模具直径/片材厚度比为2:1~10:1。基于Mohr-Coulomb理论预测,得到室温剪切冲孔试验的最优参数为:样品厚度0.5mm,间隙25μm,模具直径2mm。通过铸态AZ80镁合金的剪切屈服强度换算得到其抗拉和抗压屈服强度的平均换算系数分别为1.70和3.09。