DSMC方法模拟微尺度流动时的特征参数选取

利用DSM C算法对微尺度平板附面层流动进行了数值模拟研究,分析了算法中3个主要特征参数:采样循环数、单位网格粒子数和子网格数对模拟结果的影响。分析结果表明,当采样循环数增加到一定程度后,计算结果趋于一致,考虑到计算机时,采样数取8左右为宜;单位网格粒子数过多或过少都会使计算机时增加,太少了还会影响计算精度,建议4~5个左右合适;子网格数对运算时间影响很大,分析认为每个网格内的子网格数为4时最为节约计算时间。最后通过微通道内流动计算进一步验证了本文参数选择方法的可行性。     

SPS原位制备Ti(C,N)/TC4复合材料的组织和性能研究

采用放电等离子烧结技术,以石墨相氮化碳(g–C₃N₄)为氮源和碳源,原位制备了Ti(C,N)/TC4复合材料。通过改变g–C₃N₄添加量,制备出不同Ti(C,N)含量的复合材料,并对其微观结构、硬度和摩擦性能进行了重点研究。结果表明,原位制备出的Ti(C,N)呈颗粒状,整体呈网格状分布,且与基体界面结合良好。随着g–C₃N₄添加量的增加,复合材料硬度不断提升,耐磨性能先提升后降低。综合评估硬度与摩擦性能,添加质量分数为5%的g–C₃N₄时所制备的复合材料具有较高的硬度和优秀的耐磨性能,硬度为627.68HV,与纯TC4钛合金烧结试样相比提升了44.4%,摩擦系数与磨损量分别为0.2608与0.056 mm³,相较于纯TC4烧结试样性能分别提升了29.3%与61.6%。     

AZ31厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用单轴肩搅拌摩擦焊实现了40 mm厚的AZ31镁合金双面对接焊接,对接头组织及力学性能进行了分析研究。结果表明,双面搅拌摩擦焊(Ds–FSW)接头光滑整洁,无缺陷。接头可划分为母材(BM)区、热影响区(HAZ)、热力影响区(TMAZ)、焊核区(NZ)和重叠区(OZ)5个区域,其中OZ是Ds–FSW接头所独有的。OZ中存在的超细晶粒和弥散分布的沉淀相Al₈Mn₅,显著提高了此区域的极限抗拉强度(UTS)和断后伸长率(EI),分别为217.7MPa和14.65%,从而使其获得较高的接头强度系数,约为母材的85.81%。接头主要断裂在前进侧NZ和TMAZ交界处,其断裂机制为韧性断裂和准解离断裂的混合断裂机制。     

Ti2AlNb/Ti60线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对Ti₂Al Nb及Ti60合金进行了线性摩擦焊接(LFW)试验,利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行了表征,测试了接头的力学性能。结果表明,接头两侧热力影响区(TMAZ)组织沿摩擦方向变形,Ti₂Al Nb侧TMAZ发生了α2→B2和O→B2相转变,B2相体积分数相比母材显著增高,Ti60侧TMAZ发生了β→亚稳β→α相转变,析出了细小的层片状次生α相。接头两侧焊缝区(WZ)发生了动态再结晶,Ti₂Al Nb侧WZ完全转变为B2相并在快速冷却后保留下来,Ti60侧WZ在高温下首先转变为高温β相,焊后快冷过程中发生β→α′相转变,析出α′马氏体。接头界面发生了溶质元素的互扩散,形成了宽约为1μm的元素扩散层,界面两侧晶粒实现“共生”。在TMAZ组织的形变强化、沉淀强化,WZ组织的细晶强化、沉淀强化的综合作用下,接头拉伸强度(939 MPa)不低于Ti60母材,断裂模式为韧性断裂。     

宽板铆接搭接件腐蚀疲劳特性试验研究

对航空铝合金2A12宽板搭接件进行了基准疲劳试验、预腐蚀疲劳试验、腐蚀-疲劳交替试验,观察搭接件内部腐蚀情况、断口情况;对比分析了三种不同情况的下的结果形成原因;从腐蚀产物、腐蚀形态、裂纹形成位置、能谱分析等方面对试验件进行微观对比分析。结果表明:预腐蚀试验后,试验件疲劳寿命下降明显,腐蚀—疲劳交替试验疲劳寿命最低,腐蚀—疲劳交替试验对试验件的疲劳性能影响较大;预腐蚀试验后,搭接处缝隙内有明显的腐蚀痕迹存在,缝隙环境加重了缝隙内部的腐蚀;裂纹源为韧性断裂,外表面有脆性特征,也存在解裂、二次裂纹等特征;对于腐蚀—疲劳交替试验搭接件,裂纹在界面腐蚀坑处发展,萌生的裂纹呈解理、沿晶等特征;腐蚀和应力的耦合降低了疲劳寿命。     

铝合金凝固过程中缺陷预测模型研究进展

近些年航空航天对轻质高强抗疲劳铝合金的需求日益迫切,铸造缺陷的预测与抑制技术受到广泛重视。铝合金凝固过程中产生的氢气孔缺陷是疲劳失效的主要裂纹源,其预测与控制技术是高品质铝合金制备加工的核心工艺技术。在国外,元胞自动机（CA）等具有物理意义且计算效率较高的微观组织结构模型已成功地应用于先进铸造工艺的设计,如飞机发动机单晶叶片、飞机发动机涡轮盘,以及飞机蒙皮高强轻质铝合金工艺窗口优化。总结了计算模型应用于铝合金凝固过程中缺陷的预测及最新研究进展,提出了未来缺陷预测模型的发展方向。     

XY-SAS模型中不同网格尺度限制器的影响分析

XY-SAS(Xu & Yan Scale Adaptive Simulation)模型通过在SA(Spalart-Allmaras)模型耗散项的湍流尺度中引入基于平均涡量的冯卡门长度尺度,在不稳定流动区域具有类似LES(Large Eddy Simulation)的计算性能,且不存在DES(Detached Eddy Simulation)方法中RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)与LES的交界面问题.由于SAS类模型预测的湍流能谱存在高波数衰减不足的缺陷,需要进一步在湍流尺度中引入网格尺度作为限制器.采用不同形式的网格尺度限制器构造了3种XY-SAS模型,对Re=3 900的圆柱绕流进行数值模拟,并与DES及实验数据进行比较.结果表明网格尺度限制器对XY-SAS模型的计算性能有较大影响,以最小网格间距作为高波数衰减限制器是较为合理的选择,此时模型对于大分离流动能够达到DES的模拟能力.     

基于SIFT,K-Means和LDA的图像检索算法

图像检索一直是信息检索领域的难题。提出了一种基于尺度不变特征变换（SIFT,Scale Invariant Feature Transform）,K-Means和潜在狄利克雷分布（LDA,Latent Dirichlet Allocation）的图像检索算法。算法主要分为两个阶段。预备工作得到分类完成的图库、概率分配参数表和基本词库;实现检索是在预备工作的基础上归类测试图片,然后在该类下搜索最相似图片。对比传统的基于文本或内容的检索方法,该算法在检索之前将图片库中所有图片按其本身特征进行自动分类,取代人工标注图像信息的过程,同时由于整个算法完全基于图像特征,故此方法不会引入人工因素的干扰。实验结果表明,该算法能够较为准确地将要检索的图片归为图片库对应的类别中,有效地提高图像检索效率。     

适于可压缩多尺度流动的紧致型激波捕捉格式

针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式,在间断附近则能保持计算稳定无振荡。对CRWENO格式、目前广泛使用的加权基本无振荡(WENO)格式及两格式对应的线性格式(即五阶线性迎风格式和五阶紧致格式)进行数值性能研究,评估非线性权系数对格式耗散及频谱特性的影响。使用一维、二维、三维典型算例进行数值试验,探讨线性/非线性、紧致/非紧致格式在可压缩多尺度流动模拟中的优势和不足。结果表明,CRWENO格式在强压缩性流场模拟中能够稳定地捕捉激波,其紧致特性则改善了非线性格式普遍存在的耗散过大、分辨率较差的问题,使其能够清晰捕捉多尺度流动结构。因此,该格式在可压缩多尺度流动模拟中具有较大优势。     

飞机蒙皮铝合金超声辅助搅拌摩擦焊试验分析

针对飞机蒙皮对接时,因搅拌摩擦焊(FSW)工艺窗口狭窄易致底部虚焊、弱连接等缺陷问题,为了探索更适合大飞机蒙皮长程稳定焊接的新方法,设计了超声辅助搅拌摩擦焊(UAFSW)与FSW的蒙皮连接对比试验,采用1.8 mm厚度的2524-T3铝合金进行了同种工艺条件下的UAFSW与FSW焊接,对表面成形良好、内部无缺陷的FSW与UAFSW焊缝,进行了拉伸、金相、扫描电镜观察等对比分析试验。结果表明,与FSW焊缝相比,UAFSW焊缝缺陷率明显降低,工艺窗口扩大;UAFSW焊缝表面纹理更细密,层叠现象消失;UAFSW焊缝的平均抗拉强度略高于FSW焊缝,达到母材强度的90.7%;UAFSW焊缝的平均延伸率则比FSW焊缝高20%左右。研究发现,超声的加入使UAFSW焊缝微观组织更细更均匀,晶粒尺寸变细小,且晶粒沿轧制方向的规律性被打乱,呈现无明显方向的杂序排列。