一、量纲分析的进一步细化（论文文献综述）
李珊珊[1]（2021）在《琴键堰泄流水力特性与体型参数研究》文中指出基于上下游倒悬设计的琴键堰（PKW）可以直接放在坝顶上,极大提高了传统折线型堰的适用范围,且数倍于直线堰的泄流能力使其成为应对大坝泄洪能力不足的一种有效解决方案,无论对于新建水库还是已有水库的提升改造均有着广阔的应用前景。但由于琴键堰几何参数众多,体型结构复杂,再加上发展历史较短,其研究成果尚未形成系统,堰流理论也很不成熟,也缺乏通用的设计准则与方法,制约了琴键堰的工程设计及推广应用。本文依托于国家自然科学基金项目,在西安理工大学水力学试验大厅长16米,宽0.5米,高0.75米的水槽中对不同琴键堰体型自由出流和淹没出流工况下进行了400余组次的试验,并基于VOF技术和RNG k-ε湍流模型,数值模拟了 280多个工况下的琴键堰三维流场。综合试验及数值模拟的数据,系统研究和分析了琴键堰过流的水力特性,体型参数影响以及泄流能力三方面的内容,明确了影响琴键堰泄流能力的水力学机制,给出了优化的琴键堰体型参数范围,提出了基于多影响因素和基于叠加原理的琴键堰高精度水力设计公式并对琴键堰在实际工程应用中初步设计的方法进行了探讨。主要内容和成果有:（1）琴键堰基本水力特性及泄流机理在自由出流条件下,综合本文模型试验和数值模拟得到的不同水头条件下琴键堰泄流系数及其他学者研究成果,确认了琴键堰泄流系数呈低水头下较大,随水头增加泄流系数先小幅增加后逐渐减小的变化趋势;利用数值模拟的结果分割得出了琴键堰进口、出口及侧面三个溢流前沿上的泄流量,分析了他们随水头的变化规律。细致分析了泄流流态、水面线、流线、压强、流速、紊动能、进口宫室沿程断面弗劳德数等水力学特性随水头增加而变化的规律,揭示了侧堰效率的降低,有效溢流前缘长度的减少和进口有效过流断面的减小是堰上水头影响琴键堰流量系数的主要因素。（2）四种基本体型琴键堰自由及淹没出流水力特性上下游皆有对称倒悬（Type A）、下游无倒悬（Type B）、上游无倒悬（Type C）和上、下游皆无倒悬（Type D）是琴键堰的四个基种体型（其中后三者为极限体型）。首先在自由出流的工况下,试验和模拟结果表明四种琴键堰的泄流系数的大小顺序始终为B型>A型>C型>D型,B型琴键堰泄流效率比A型高约13%,而比D型高约30%。数值模拟分析四种琴键堰体型进口断面弗劳德数和堰进口、出口和侧面溢流前缘的泄流量,单宽泄流量,泄流量百分比及泄流效率随堰上水头之间的变化规律,结果表明B型琴键堰在中低水头下侧面溢流前缘泄流效率最高,且高水头时进口溢流前缘的泄流也显着高于其他体型,因此B型在四种琴键堰中展现出最优的水力效率。而C型琴键堰,尽管向下的倒悬使其在水头增大的过程中损失了最多的有效溢流前缘长度,但其出口宫室的泄流效率较高,因此其总泄流量大于D型琴键堰。基于无量纲水头法和泄流量折减系数法分析四种琴键堰对淹没的敏感性发现,在来流量相同情况下B型琴键堰对淹没最敏感,其次是A型,再次为C型最后为D型琴键堰。通过拟合琴键堰的淹没流量系数,进一步比较四个体型琴键堰在淹没条件下的泄流能力和水力效率发现:当淹没系数S较小时,C型和D型琴键堰的泄流效率分别低于A型,而B型的效率最高。而当S>0.7时,各类型琴键堰泄流效率出现反向规律,此时淹没泄流效率取决于“对淹没的敏感性”和自由出流泄流效率两个方面的综合影响。（3）琴键堰关键几何参数及辅助体型参数对泄流能力的影响程度及作用机理利用物理试验和三维数值模拟数据,分析了不同进出口宽度比、上下游倒悬比及堰高等主要体型参数对琴键堰泄流能力的影响程度及影响机理,并从水力性能的角度提出了最佳的参数比范围。结果表明,在全水头范围内考虑,琴键堰主要几何参数进出口宽度比Wi/Wo在1.25至1.63,堰高取其倒悬角正切值Si在0.375-0.75之间以及上下游倒悬比参数Bo/Bi取2.5时琴键堰可提供最高的泄流效率。以标准对称A型琴键堰为基础,分析研究了加设堰鼻和女儿墙对琴键堰泄流能力的影响程度及影响机理,结果表明,水头较低时增设堰鼻琴键堰泄流量高出约8.5%,而堰鼻的形状（三角形或圆形）对琴键堰的流态和泄流效率影响不大;对于具有固定堰高的琴键堰,增设25mm女儿墙的琴键堰泄流效率高出14%;同时具有堰鼻和25mm高女儿墙的琴键堰,其泄流效率最大比标准体型高约16%。（4）琴键堰水力设计及工程应用方法采用量纲分析法确定影响琴键堰的关键无量纲参数,并利用正交化试验和模拟数据,分别提出基于多影响因素和基于入口、侧堰及出口断面叠加得到的琴键堰水力计算方法。与其他实验室研究成果和实际工程测量结果比较表明本文两种琴键堰水力计算方法具有很好的适用性,准确性和可靠性。基于多影响因素的琴键堰泄流系数计算公式精度在±6%范围内的概率为97%,而基于叠加得到的琴键堰泄流量计算公式,其精度在10%的范围内的概率为95%以上。提出了琴键堰设计的基本原则及合理的体型参数范围,结合已建工程升级改造和新建工程项目,给出应用琴键堰泄流能力计算公式进行琴键堰体型初步设计的基本方法和步骤及最终设计方案水力性能优化的建议。
张杰[2]（2021）在《基于纳米压痕法AZ31BMg/6061Al复合材料连接界面行为研究》文中研究说明镁合金是目前应用较为广泛的轻质合金之一,因其轻量化的特点应用于航空、航天等各个领域,但镁合金室温下可加工塑性差、耐蚀性差等问题亟待解决。而铝合金则是仅次于镁合金的轻质合金,并且具有良好的塑变能力和耐蚀性等。因此,镁/铝复合材料可以综合两者的优势更好地满足实际需求,实现两种材料界面的稳定连接有着重要的应用价值。纳米压痕技术作为当前研究材料微观特性的有力手段之一,已广泛应用于测试薄膜、生物材料以及界面微区等力学性能,通过纳米压痕技术表征复合材料界面微区的力学性能以此作为评价界面稳定连接的可靠判据。本文以镁/铝合金旋压复合管为研究对象,基于纳米压痕法对界面微区的弹塑性变形进行定量化表征,分析在微纳尺度下材料微区的力学性能。本文主要利用纳米压痕仪对镁合金旋压单层管以及镁/铝合金旋压复合管界面两侧进行不同最大加载载荷（20 m N,30 m N,40 m N以及50 m N）的压痕试验,获得材料载荷—位移曲线、硬度和弹性模量等基础参量。首先基于纳米压痕法分析了不同变形量下镁合金单层管的压痕变形行为,通过量纲法分析结合纳米压痕的基本原理,将镁合金单层管压痕获得的载荷—位移曲线转化为应力—应变曲线,并计算得出材料加工硬化指数、屈服强度等弹塑性参数。在此基础上,重点分析了不同减薄率下镁/铝合金旋压复合管界面两侧的组织演变以及微纳力学性能,研究了界面镁、铝两侧的组织对于性能的影响及联系。此外,利用ABAQUS有限元软件对镁/铝复合管的纳米压痕过程进行数值模拟,得到其载荷—位移曲线以及界面两侧压痕过程中不同时刻的应力应变场分布。最后,对比分析了数值模拟与实验获得的残余压痕形貌以及压痕凸起现象,进一步探究了不同压头对塑性区大小、压痕凸起高度以及压头下方材料流动变形的影响。对于旋压镁合金单层管,基于纳米压痕法分析了不同变形量对于镁合金微纳力学性能的影响。AZ31B镁合金单层管的晶粒经过不同旋压道次后发生明显细化,压痕的载荷—位移曲线表明,旋压引起的塑性变形直接影响其压痕变形。根据纳米压痕实验分析了最大载荷下的深度、压入功回复率以及屈服强度和硬化指数。随着旋压道次的增加,基于纳米压痕方法计算得到镁合金单层管的屈服强度为42.0±0.5～125.5±0.6 MPa,而硬化指数则在0.182～0.017范围内变化。基于镁合金单层管的压痕行为分析,重点讨论不同减薄率下镁/铝合金复合管界面两侧的组织演变规律以及微纳力学性能。随着减薄率的增加,旋压复合管界面镁、铝两侧的平均晶粒尺寸分别从14.19减少至3.11μm,以及从8.61减少为2.08μm;另外,镁合金一侧的几何必要位错密度从0.25×1017增加至1.10×1017 m-2,而铝合金一侧从4.1×1016增加至9.3×1016m-2。相应地,界面两侧的硬度逐渐增加,且镁、铝合金两侧的屈服强度和硬化指数的差值逐渐减小,位错密度随着减薄率的增加而增加。通过ABAQUS数值模拟对比分析了镁/铝复合管压痕实验获得的载荷—位移曲线,验证了模型的可行性。根据模拟结果可知,随着减薄率的增加,复合管镁、铝合金两侧在最大压入深度以及卸载后的峰值应力逐渐增加,且完全卸载后的最大塑性应变量PEmax分别减少了约7.9%和17%。另外,玻氏、圆锥压头对于载荷—位移曲线以及应力场的影响较小,对于PEmax影响较大相对误差分别为25.3%和31.8%。对比分析了数值模拟与纳米压痕实验得到的残余压痕形貌,表明镁、铝合金两侧的压痕形貌都发生凸起的现象。随着减薄率的增加,两侧残余压痕形貌的凸起高度hr分别减少了10.7%和16.2%。根据不同压头下模拟得到的镁、铝两侧合金压痕尺寸证明压头对于压痕的尺寸几乎无影响,但对于镁、铝合金两侧的凸起高度影响较大相对误差分别为3.3%和10.4%。基于纳米压痕法对镁/铝复合管的微纳力学性能的研究,将对在微区中快速准确获得材料力学性能的理论方法提供借鉴。
李军兆[3]（2021）在《316L不锈钢窄间隙激光焊接熔池动态行为及电磁调控特性研究》文中研究说明窄间隙焊接技术采用深窄坡口形式代替传统大角度坡口,填充面积仅为常规方法的1/4-1/2,极大提高焊缝填充效率并改善焊后组织性能。其中,窄间隙激光焊接具有热源能量集中、微角度坡口形式、高速焊接等优势,在厚壁构件焊接领域具有广泛的应用前景。针对现有窄间隙激光焊接方法存在的焊缝侧壁熔合不良、气孔、组织性能均匀性差等问题,从焊接熔池调控技术出发,提出了电磁辅助窄间隙激光焊接新技术,利用恒定磁场和交变电流,驱动热丝周期性横向摆动。研究了电磁辅助作用下窄间隙激光焊接能量分布和熔池动态行为的变化规律,阐明了窄间隙坡口侧壁熔深增加机制,对厚壁构件的应用具有重要意义。旋转扫描激光工艺提高激光热源对窄间隙焊接的适应性。旋转扫描激光改变热源分布形式,扫描激光中心区域具有最低的能量峰值,而最高的能量峰值出现在两侧区域,激光能量呈现“凹”型分布特征。随着旋转扫描频率和幅度的增大,激光热源连续性和熔化面积增加,能量密度显着降低,这能够增加焊缝熔宽并抑制指状熔深的产生。当旋转激光频率150 Hz、幅度2.0 mm时,激光束旋转行为能够改变熔池表面流动状态,在熔池中形成涡流区,使熔池沿宽度方向明显扩张,增强其与基板表面的润湿性;熔融金属在匙孔附近均匀分散,降低对匙孔壁的压迫,同时激光束高频旋转增加匙孔重叠率,提高匙孔连续性,因此显着降低焊缝气孔率。然而窄间隙坡口间隙的限制使旋转扫描激光能量难以直接作用于坡口侧壁,窄间隙激光焊接依然存在侧壁熔合不良缺陷。为适应小窄间隙空间约束并改善旋转激光热源的局限性,提出了电磁辅助窄间隙激光焊接方法。研究结果表明,辅助电流电阻热显着降低焊丝熔化对激光能量的依赖性,随着焊丝偏离中心位置,熔池热传导所占的比例逐渐增加。相比于常规激光焊接,电磁辅助作用改变了等离子体的喷射方向,使得激光入射位置的等离子体电子密度降低,有利于削弱等离子体对激光能量的吸收,提高传输效率;而等离子体扩张提高了窄间隙坡口侧壁位置的加热面积,可视为有效热源对侧壁进行局部加热。填充焊丝在电磁辅助作用下横向摆动,能够促使高温熔融金属在熔池中均匀分布,增强对坡口侧壁的热传导。同时,熔池强制对流增加液态金属横向流动量,促使高温金属向窄间隙侧壁流动,增加其在侧壁停留时间,改善侧壁润湿。随着电磁作用频率和幅度增加至30 Hz和6.0 mm时,熔池液态金属强制对流作用逐渐增强,此时电磁辅助驱动力对熔池流动起主导作用,促使熔池周期性横向流动特征更加明显。熔池稳定性与电磁作用频率和旋转激光频率耦合关系有关,导致焊缝凝固形貌的变化。电磁辅助作用改变了窄间隙焊接传热行为,对窄间隙激光焊接工艺窗口的扩大具有显着作用。焊接温度场数值分析结果显示,电磁辅助作用下窄间隙焊接熔池温度分布更加均匀,峰值温度降低7.6%,侧壁温度增加10.7%,熔池固/液界面凝固前沿的温度梯度降低,冷却速率有所提高。电磁辅助技术通过增强高温熔池热传导和高温等离子体热辐射,提高对侧壁的能量输入,最终增加窄间隙坡口宽度适应性和焊缝表面弯曲度,焊缝呈现润湿良好的“月牙形”焊道。采用优化后的工艺实现40 mm厚度316L不锈钢多层窄间隙焊接,包括1层自熔穿透焊和11层窄间隙填充焊,窄间隙焊接接头成形良好,每层焊缝形状基本保持一致,无气孔、未熔合等缺陷。电磁辅助窄间隙多层焊接温度场显示各填充层的温度场特征基本相似。随着焊缝填充,熔池热积累逐渐增加,散热能力降低,有利于延长熔池高温停留时间,增强熔池能量向坡口侧壁热传导,使得熔池面积逐渐增加。而已凝固焊缝在后续焊道的作用下会产生重熔区和热处理区,峰值温度和冷却速率均降低。电磁辅助能够改善窄间隙激光焊接接头组织性能均匀性。电磁辅助技术搅拌高温熔池液态金属,有利于降低熔池凝固前沿的温度梯度、增加熔池凝固速率,同时,熔池液态金属周期性横向流动会冲刷固/液界面处已凝固结晶的枝晶,弱化熔合区枝晶沿最优方向生长的趋势,抑制粗大柱状晶的生长,细化焊缝枝晶尺寸。316L焊缝晶粒细化和取向多样化能够提高焊缝整体性能。窄间隙多层焊接接头研究表明电磁辅助窄间隙激光焊接接头具有优良的强度和塑性匹配。
李莉佳[4]（2021）在《残余应力下金属材料压痕响应的仿真分析与试验研究》文中提出在材料及其构件的制备和服役过程中,不可避免地会产生残余应力,而残余应力的存在会对材料及其构件的服役性能产生重大影响。与传统的残余应力测试方法相比,基于压痕技术的测试方法具有高效快捷、无损检测、绿色环保、准确性高、通用性强等优点,因此,也具有较好的应用前景。此外,压痕测试技术作为一种成熟的力学性能检测手段,能够得到材料的硬度、弹性模量等重要力学性能参数。因此,发展残余应力的压痕测试方法,探索残余应力下材料的压痕响应规律和微观作用机理具有重要的价值和意义。随着商业化压痕仪的全面发展和广泛应用,残余应力下的压痕测试技术取得了长足发展,但现阶段该研究仍旧具有一定的局限性。为此,本文结合有限元仿真、分子动力学模拟和试验方法,基于压痕测试技术从残余应力的测试方法、典型（各向同性/各向异性）金属材料残余应力下的压痕响应测试和残余应力下材料的压痕响应机理三个方面开展了以下研究工作:（1）基于经典的压痕数据分析方法,通过量纲分析和有限元模拟对幂硬化型材料在残余应力作用下的压痕响应过程进行了研究。分析了残余应力作用下压痕曲线和压痕功无量纲参数Πω随σr/σy、E/σy、n的变化规律。根据归一化压痕功Πφ和残余应力之间的关系,提出了残余应力的通用计算方法,并进行了反演分析。通过张量分解对残余应力下材料表面的应力状态进行分析,基于应力分析推导了残余应力的计算方法,并且通过有限元模拟结果对该方法进行了检验。两种方法的计算精度均可满足实际的工程应用需求。（2）针对不同热处理的各向同性材料TC4开展了有/无残余应力作用下的宏/微观压痕响应测试研究,对其宏观残余应力进行了计算分析。不同残余应力状态下的宏观压痕曲线呈现明显的规律性,不同残余应力下材料的硬度和弹性模量值不发生变化。α相的压痕曲线不随残余应力的变化而变化,βt相压痕曲线没有规律性,得出压痕法并不适用于材料微观残余应力的计算。通过两种压痕方法对TC4的宏观残余应力进行了计算,与XRD法测试结果对比,误差均在20%范围内,压痕法测试各向同性材料残余应力满足工程应用需求。（3）通过施加预应力的方式获得稳定的残余应力场,针对各向异性材料单晶铜开展了有/无残余应力作用下的压痕响应测试,从残余应力大小变化、方向变化、塑性损伤三个方面对压痕响应的变化进行了系统分析和研究。在压痕过程中单晶铜表面产生了明显的堆积现象,残余应力对压痕过程中的塑性变形（堆积）具有一定的抑制作用。通过AFM对不同残余应力作用下的堆积面积进行测量,获得了真实的接触面积,基于真实接触面积计算得到的不同残余应力下的真实硬度值保持恒定。计算所得到的弹性模量值与理论推导结果相符。在材料的不同晶向上,残余应力对压痕曲线的影响程度不同。不同预塑性变形下单晶铜的压痕曲线变化是残余应力和损伤共同作用的结果,损伤导致压痕硬度出现降低趋势。在各向异性材料残余应力的计算中,压痕法比XRD法测试便捷、准确,具有明显优势。（4）通过分子动力学方法对残余应力下单晶铜的压痕响应过程进行模拟,研究了残余应力下材料的压痕响应机理。残余应力下材料内部储存的弹性能增加,导致原子势能增加,实现相同的压痕变形所需的额外能量就会降低。残余应力作用下材料在压痕过程中更容易形成位错成核,并且更容易在残余应力作用的方向进行扩展。基于单晶铜的位错扩展变形机制,提出了残余应力下的位错成核准则。从原子运动角度对不同晶向残余应力对材料压痕响应的影响进行了分析。本文的研究工作为残余应力作用下材料及其构件的力学性能、变形损伤、结构设计及服役寿命预测提供了重要的理论和试验依据,对建立材料残余应力的压痕识别测量标准、扩展标准压痕仪的残余应力测试功能模块、指导应力作用下材料及其构件的结构设计具有一定的理论和应用价值。
韦钦洋[5]（2021）在《钣金V形自由折弯回弹预测研究》文中研究说明V形自由折弯是重要的钣金成形工艺,通过折弯机控制凸模行程来获得设定的折弯角。由于板材在模具卸载后发生回弹,所以回弹后的折弯角为产品所需的折弯角。因此,回弹量是V形自由折弯工艺设计必须考虑的工艺参数。如何建立准确的回弹预测模型确定回弹量,并通过凸模行程控制进行回弹精确补偿,减少试折次数,从而精确快速地实现所需的折弯成形角度精度,这是钣金自由折弯工艺的关键。基于此,本文围绕钣金V形自由折弯工艺过程回弹问题,通过有限元模拟和折弯实验相互结合,进行折弯回弹的影响因素分析,并采用机器学习算法建立折弯回弹预测模型和折弯回弹修正模型,用来指导钣金自由折弯精准快速成形。主要研究成果如下所示:（1）基于ABAQUS有限元软件平台,完成自由折弯模型的建立,采用显隐式结合的方法来完成板材的折弯过程和回弹过程。综合考虑有限元模型参数选取与试验设计方法,集成于ISIGHT平台实现参数化建模,为回弹因素敏感性分析与机器学习模型建立提供大量样本。（2）根据人工神经网络平均影响值方法,对V形自由折弯回弹影响因素进行敏感性分析,筛选出敏感程度较大的因素,为后续模型输入参数的选择提供依据,并讨论敏感因素对回弹的影响,得出结论:板材厚度、弹性模量、硬化指数、凸模行程与板材的回弹量成反比;硬化系数、屈服强度、凹模槽宽与板材的回弹量成正比。（3）以机器学习人工神经网络技术为研究手段,建立了不同因素下的回弹预测模型,并引入了遗传算法对网络的初始权重和偏置进行优化,避免网络训练时陷入局部最优。后续得到考虑13因素、7因素的GA-BPNN回弹角预测模型和凸模行程预测模型,经验证所得模型在一定的精度内能够满足要求,7因素的GA-BPNN回弹角预测模型和凸模行程预测模型适用于工程应用。（4）通过人工神经网络和量纲分析法两种研究方法,基于7因素GA-BPNN凸模行程预测模型,分别建立了凸模行程修正模型,经过对比,神经网络模型能够更精确的起到修正作用;通过应用实例对7因素GA-BPNN凸模行程预测模型和凸模行程修正模型进行检验,结果表明可以通过一次预测模型和两次修正模型使得最终成形角度与目标角度误差保持在0.5°以内。最后基于MATLAB平台,设计了V形自由折弯回弹预测交互界面,以便于两种模型的使用,可通过选择不同模型并输入所需参数值,用于凸模行程预测和修正。
王月敏[6]（2020）在《基于纳米压痕技术的薄膜材料本构模型反演方法研究》文中进行了进一步梳理微纳米尺度力学测试技术的发展对微纳米器件的应用具有重要意义。由于微纳米尺度薄膜材料几何尺寸的限制,以及其力学、物理性质等与宏观块状材料有显着的不同,传统试验方法及测试理论已不能满足其发展需求。纳米压痕技术具有测试分辨率高、试样制备简单等优点,得到研究者的广泛关注,但随着新材料的不断应用,存在测试理论不全面、应用范围窄等问题亟待解决。本论文以完善不同薄膜材料体系的本构模型反演方法为目的,分析凸起效应（pile-up）对传统薄膜材料本构关系反演计算精度的影响。以线弹性模型为基础,通过纳米压痕接触理论,研究适用于粘弹性聚合物薄膜本构反演模型的新方法。随后,根据有序微结构材料的几何特点,系统建立光子晶体薄膜在纳米压痕接触下的力学分析模型,利用能量分布方法探索有序微结构、尺寸效应与力学参数的关系。具体研究内容如下:通过推导能量法、极限分析法以及五种典型材料的纳米压痕实验,系统研究了pile-up现象对硬度测试精度、弹性模量测试精度以及本构关系反演精度的影响。结果表明,pile-up现象对塑性变形较大的材料影响显着,采用Oliver-Pharr法的计算误差达到20%以上,可采用能量法等修正。同时,pile-up现象对本构关系反演模型的弹性区域和塑性区域后期有较大影响。通过对纳米压痕实验的有限元数值模拟,进一步验证了pile-up现象对荷载-位移曲线加载阶段后期及卸载阶段有明显影响。在线弹性接触分析的基础上,引入时间参量加载速率,采用Prony级数形式的广义Maxwell模型,推导出适用于粘弹性聚合物的本构关系反演模型。以聚酰亚胺薄膜材料为例,进行了2m N/s、1m N/s、0.5m N/s、0.1m N/s、0.05m N/s五种不同加载速率下的纳米压痕实验,通过计算P2（t）和h（t）的关系,拟合得出不同速率下的蠕变参数,进而获取粘弹性本构反演模型。结果表明,采用模型拟合得出的曲线与动态热力学（DMA）蠕变试验所计算出的曲线一致,证实了基于纳米压痕技术的粘弹性本构关系反演模型的合理性。同时,利用反演模型得出的拟合加载曲线,与实验所得加载曲线基本一致,而且加载速率越大,拟合加载曲线与实验加载曲线越吻合。通过输入模型参数进行蠕变试验的有限元仿真,进一步证实了粘弹性聚合物本构反演模型的有效性。利用垂直沉积法制备了排列有序、粒径均一的SiO2光子晶体薄膜,通过分析光子晶体材料有序微结构的几何特点,系统建立了光子晶体薄膜在纳米压痕接触下的有限元力学分析模型。结果表明,有限元仿真曲线和实验曲线趋势一致,数值误差较小,证实了几何模型及本构模型的合理性。同时,对不同压入位置进行数值模拟:随着压入位置从球形顶点过渡到两微球之间,薄膜的硬度和弹性模量有增大的趋势。通过能量法解释了压头所接触区域的变形行为以及不同压入位置力学参数出现变化的原因。利用微球粒径分别为326nm、348nm、437nm、470nm、538nm的SiO2光子晶体薄膜,系统研究了有序微结构、尺寸效应与力学参数的关系。结果表明,硬度和弹性模量随着微球粒径的增大而逐渐变小,呈现出与多晶材料类似的尺寸效应,且硬度随粒径尺寸变化的分布规律符合Hall-Petch经验准则。根据弹性功、塑性功与总功的能量分布方法,提出了解释尺寸效应的双阶段变形模型。模型指出,第一阶段是光子晶体中SiO2微球自身的变形;第二阶段是光子晶体材料中微结构的变形,有效的解释了硬度和弹性模量随着微球粒径的增大而逐渐变小的尺寸效应。同时,对不同微球粒径尺寸的光子晶体材料进行了仿真计算,验证了双阶段变形模型的合理性。
谢鑫宇[7]（2020）在《搅拌摩擦焊金属流动行为的判据建立及利用》文中研究指明搅拌摩擦焊作为一个高应力高应变的塑性形变过程,其焊接过程是一个温度场以及力场高度耦合作用下的结果。目前,对热力耦合过程分别独立的研究已经有了高度的概括,学者们都开始注重对焊接过程热力耦合的研究。因此,本文以铝合金1100板材为实验研究对象,采用实验研究和建立数理模型解析同时进行的手段,研究了以金属塑性流动规律为基础的扭矩数理模型以及粘度数理模型,并基于金属塑性流动提出了一种针对孔洞型缺陷的焊缝动态检测方法。主要研究内容及结果如下:通过利用流变应力取代屈服应力,再通过体现金属流动特性参数的动力学粘度,将应变速率和扭矩数理模型与金属流动相结合,构建了与动力学粘度有关的扭矩数理模型,通过无量纲分析法和铝合金1100搅拌摩擦焊实验测量对扭矩计算模型进行验算,发现计算结果在误差允许范围内,证明了基于金属流动行为建立的扭矩数理模型的准确性以及普适性。在分析金属流动行为时,发现搅拌摩擦焊中有着PLC（Portevin--Le Chatelier）效应以及动态再结晶这两种塑性变形机制,通过对PLC效应以及动态再结晶的研究,分别在其中发现了塑性形变中应变与应变速率的关系,以及应变与应力之间的关系。通过两种规律以及结合特鲁顿粘度模型,建立了一种以动力学粘度为核心的搅拌摩擦焊金属流动行为的热力耦合判据。通过量纲分析法对新建扭矩数理模型进行验算,发现其结果符合量纲分析法的基本定理。利用文献数据对其进行数值上的验算,提出的搅拌摩擦焊发生塑性流动行为的动力学粘度值范围在η=104-107Pa·s。通过对高频采样的搅拌摩擦焊扭矩数据分析,发现搅拌摩擦焊扭矩呈现周期性变化特征,并基于上述对于金属材料流动行为的研究,提出了一种基于扭矩周期性变化特征的焊缝孔洞型缺陷动态检测的方法,该方法是通过对扭矩进行高频采样,对焊接稳定阶段其一个周期内的扭矩变化情况进行分析,将一个周期分为扭矩由大减小的A和由小增大的B两个阶段,通过判别A与B两阶段所占时间比值A/B是否在0.8～1.3之间,若在此区间说明无孔洞型缺陷产生。通过对铝合金1100进行在不同工艺参数下的实验,验证了该方法的可靠性和可行性,但也有其局限性。
李萌[8]（2020）在《基于压入试验的局部结构材料力学性能获取方法研究》文中进行了进一步梳理获取准确的材料力学性能是结构安全性评价的重要条件之一,传统的拉伸实验由于自身具有破坏性应用有所局限,因此发展合理的材料局部力学性能无损测试技术非常必要。本文从弹塑性理论出发,结合数值分析及物理实验,建立了以压入实验评价材料力学性能的方法。完成的主要工作如下:（1）在压痕理论的基础上,结合材料应力应变曲线的数学模型进行量纲分析,确定了压入实验影响因素与基本材料力学特性的相关关系。通过数值模拟技术分析了材料力学性能变化对压入实验过程的影响。明确了材料基本力学性能对压入实验载荷位移曲线的影响方式,并以此为依据建立了经验公式。（2）搭建了压痕测试系统,以核电结构常用的304奥氏体不锈钢材料为例,将拉伸实验结果与压入实验计算得到的材料力学性能对比,确认了以压入实验为基础的材料力学性能计算方法可行性,根据压入试验还原的材料应力应变曲线在合理误差范围。（3）综合物理实验和数值模拟对压头形貌变化引起的压痕响应变化,确定了不同压头形状和压头大小在表现材料力学性能及应力状态上的特点,同时得到了压头条件对材料力学性能计算方法的影响方式。（4）结合材料力学性能以及压入实验条件对压入实验结果的影响,建立了简化的压入实验载荷位移曲线数学模型,使用该模型对载荷位移曲线进行拟合,拟合结果符合精度要求。本文为复杂应用环境下的金属材料构件表面完整性和残余寿命评价提供了研究基础。
焦晓龙[9]（2020）在《多舱室结构内爆载荷下毁伤效果评估方法研究》文中研究说明随着反舰武器的快速发展,其威力和命中率得到极大提高,对舰艇安全的威胁越发受到高度关注。而半穿甲型反舰武器通过在舰艇内部爆炸,使爆炸能量高效充分地作用舰艇结构,对舰艇自身结构的抗爆抗冲击性能提出来了更高的要求。特别是反舰导弹,其对舰体的毁伤程度非常严重,破坏范围包括多层舰体结构,甚至整个舱段。因此,对舰艇结构在内爆载荷下毁伤效果的评估方法进行研究具有重要现实意义。本文从内爆载荷对多舱室结构的毁伤规律入手,通过分析内爆载荷在舱内的分布规律,提出了结构毁伤效果的评估方法。本文针对裸装球形TNT在结构中心爆炸对典型多舱室结构的毁伤效应进行研究,主要研究内容与结论如下:1.首先对数值计算方法的可靠性进行了研究。应用动态非线性显式有限元计算软件AUTODYN中的多物质流固耦合算法,对已有典型单舱室内爆实验进行模拟计算,讨论了不同网格尺寸对计算精度的影响,并给出了利用AUTODYN中的多物质流固耦合算法计算舱内爆炸时,合理选择网格尺寸的方法。2.将各舱室划分为:爆炸舱、共面邻舱、共边界邻舱及共点邻舱,基于大量数值模拟计算结果,讨论了不同药量TNT内爆下多舱室结构毁伤规律,并按照毁伤规律对舱壁进行分类,总结整理出内爆下典型多舱室结构毁伤等级。3.讨论了不同TNT药量对内爆下典型多舱室结构毁伤效果的影响规律,发现舱壁挠度-厚度比δ/H的值,以及撕裂裂缝长度-厚度比l/H的值均与药量-单舱室容积比m/V的值存在较好的线性关系。从舱壁失效准则和内爆下多舱室结构毁伤规律入手,通过量纲分析得到典型多舱室结构内爆下毁伤效应的无量纲数Bc,该数考虑了内爆载荷、材料性能及作用空间等因素。4.基于本文推导的无量纲数,给出了内爆下典型多舱室结构毁伤等级的预测曲线,以及对应公式,并提出了内爆下典型多舱室结构毁伤等级的快速预测方法,通过文献实验结果进行了检验,讨论了该方法的准确性。5.模拟了3种结构尺寸的典型多舱室结构内爆下的毁伤效应,通过分析各舱室内壁的载荷分布规律,以及结构尺寸的影响特性。发现以下特性:对于典型舱室结构,爆炸舱内面积最小的舱壁除边界附近外的大部分区域受到近似均布载荷作用;长度最长的边界,其中心处压力载荷强度最高。共面邻舱内,部分舱壁边界处的压力峰值低于壁面,角隅处压力峰值低于边界中心。本文的研究结论可为以典型多舱室结构为基础的大型结构内爆下的毁伤评估技术提供依据。
孙晓宇[10]（2020）在《水下深埋岩石爆破振动与动水压力变化规律研究》文中研究表明随着“十三五”交通规划的颁布,水路运输网络快速发展,水下炸礁工程逐渐呈现周边环境复杂、炸礁埋深与体积大、炸药量多的趋势。为避免水下爆破对周边建（构）筑物、机械设备和海洋生物造成重大影响,本文针对水下深埋岩石爆破振动与动水压力变化规律展开研究。（1）采用多元非线性回归分析的方法获取Cole压力公式的相关参数,进行动水压力峰值预测;通过小波包分析原理,对动水压力信号进行能量频谱分析,结果表明峰值、主频和总能量与单段最大药量、监测点距爆心水平距离存在密切关系,其主频分布于30～70Hz之间。（2）基于量纲分析理论,考虑爆破振动速度监测点与爆源之间的地形（高程差和水平距离）影响因素,同时引入海水深度影响因子,构建水下深埋岩石爆破振动速度公式,通过非线性回归分析获取相关参数,并与Sadovsk公式进行对比分析,结果显示新建振动速度公式可更好的反映水下深埋岩石爆破振动的传播规律。（3）根据新建振动速度公式和Cole压力公式预测各保护对象在爆破作业区的最小安全距离和相应安全距离下的单段最大药量,以此为依据对中华白海豚采取驱赶保护措施,有效的避免中华白海豚的伤亡。（4）采用仿真软件ANSYS/LS-DYNA,建立不同工况下的水下深埋岩石爆破相似模型并进行数值计算,将模拟计算模型结果与现场监测计算模型结果进行对比分析,证明了现场试验变化规律的正确性。该论文有图43幅,表20个,参考文献80篇。
二、量纲分析的进一步细化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、量纲分析的进一步细化（论文提纲范文）
（1）琴键堰泄流水力特性与体型参数研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 琴键堰的国内外研究动态与应用现状 |
| 1.2.1 自由溢流非线性堰的发展 |
| 1.2.2 琴键堰泄流特性及体型参数研究进展 |
| 1.2.3 琴键堰的应用现状 |
| 1.3 本文研究目标和需要解决的关键问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文研究方案及技术路线 |
| 2 琴键堰模型试验设置与数值模拟方法 |
| 2.1 模型试验设置 |
| 2.1.1 试验水槽 |
| 2.1.2 琴键堰模型设计与制作 |
| 2.1.3 测量工具和方法 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 数值模拟控制方程 |
| 2.2.2 计算域建立与网格划分 |
| 2.2.3 计算方法及边界条件设置 |
| 2.3 数值模拟不确定性分析及湍流模型选取 |
| 2.3.1 网格无关性分析 |
| 2.3.2 时间步长与计算时间 |
| 2.3.3 湍流模型选取 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 琴键堰自由出流基本水力特性及泄流能力 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型几何尺寸与试验工况 |
| 3.3 泄流量及泄流系数 |
| 3.3.1 总泄流量及泄流系数 |
| 3.3.2 各溢流前缘泄流量 |
| 3.4 基本水力特性及泄流内在机理 |
| 3.4.1 整体流态及水面线对比 |
| 3.4.2 流线分布 |
| 3.4.3 流速分布 |
| 3.4.4 进口断面弗劳德数 |
| 3.4.5 压强分布 |
| 3.4.6 湍动能分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 四种基本体型琴键堰自由及淹没出流特性对比 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 四种基本体型琴键堰自由出流水力特性及泄流能力比较分析 |
| 4.2.1 几何尺寸与试验工况 |
| 4.2.2 泄流流态及水面线 |
| 4.2.3 泄流能力分析比较 |
| 4.3 不同类型琴键堰淹没出流条件下泄流特性分析 |
| 4.3.1 不同琴键堰淹没流态划分 |
| 4.3.2 不同琴键堰的淹没敏感性分析 |
| 4.3.3 淹没条件下不同琴键堰水力性能比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 琴键堰体型参数对其泄流能力的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 进出口宽度比的影响 |
| 5.2.1 几何尺寸及计算工况 |
| 5.2.2 进出口宽度比对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.2.3 宽度比影响琴键堰泄流的内在机理 |
| 5.3 堰高的影响 |
| 5.3.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.3.2 不同堰高琴键堰模型泄流能力对比 |
| 5.3.3 堰高影响琴键堰泄流的内在机理 |
| 5.3.4 不同琴键堰泄流能力评价方法比较 |
| 5.4 上下游倒悬比的影响 |
| 5.4.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.4.2 不同上下游倒悬比琴键堰泄流能力分析 |
| 5.5 堰鼻形式和女儿墙高度的影响 |
| 5.5.1 几何尺寸及试验工况 |
| 5.5.2 泄流能力分析 |
| 5.5.3 堰鼻形式对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.5.4 女儿墙高度对琴键堰泄流能力的影响 |
| 5.5.5 堰鼻和女儿墙的综合影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 琴键堰水力设计计算方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 量纲分析及正交化数据配置 |
| 6.2.1 量纲分析 |
| 6.2.2 正交化数据配置 |
| 6.3 基于多影响因素的琴键堰泄流系数计算方法 |
| 6.4 基于叠加原理的琴键堰泄流量计算方法 |
| 6.4.1 上游出口宫室泄流量计算 |
| 6.4.2 下游进口宫室泄流量计算 |
| 6.4.3 侧面泄流量计算 |
| 6.4.4 三部分叠加的总泄流量 |
| 6.5 计算结果准确性验证 |
| 6.5.1 数据来源及参数配置 |
| 6.5.2 多因素泄流系数计算公式准确性验证 |
| 6.5.3 进口,出口,侧面溢流前缘叠加泄流量计算公式准确性验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 琴键堰工程应用初步设计及优化建议 |
| 7.1 总体设计准则 |
| 7.2 琴键堰工程应用初步设计方法---以实际工程为例 |
| 7.2.1 已建工程升级改造项目初步设计---以越南 Dakmi4B大坝项目为例 |
| 7.2.2 新建工程初步设计---以雅鲁藏布江上某水电站背景为例 |
| 7.3 最终水力优化建议 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 本文主要结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 琴键堰后续研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（2）基于纳米压痕法AZ31BMg/6061Al复合材料连接界面行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 镁/铝复合材料 |
| 1.2.1 镁合金及铝合金 |
| 1.2.2 镁合金及铝合金塑性变形机制 |
| 1.2.3 镁/铝合金的旋压成型 |
| 1.3 纳米压痕技术概述 |
| 1.3.1 纳米压痕技术 |
| 1.3.2 纳米压痕技术研究现状 |
| 1.3.3 纳米压痕技术的有限元分析 |
| 1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 试验材料、设备及方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料及试样制备 |
| 2.2.1 镁合金单层管 |
| 2.2.2 镁/铝合金复合管 |
| 2.2.3 旋压筒形件的制备 |
| 2.3 纳米压痕试验方法 |
| 2.3.1 纳米压痕装置 |
| 2.3.2 纳米压痕试验 |
| 2.3.3 量纲分析法 |
| 2.3.4 有限元法 |
| 2.4 材料测试表征方法 |
| 2.4.1 金相显微组织观察(OM) |
| 2.4.2 电子背散射衍射分析(EBSD) |
| 2.4.3 纳米压痕的力学性能测试 |
| 第3章 AZ31BMg旋压塑变的组织及压痕变形行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AZ31BMg旋压塑变的组织演变 |
| 3.2.1 旋压塑变变形区的微观组织 |
| 3.2.2 多道次旋压塑变的微观组织 |
| 3.3 纳米压痕的载荷—位移曲线 |
| 3.3.1 载荷—位移曲线分析 |
| 3.3.2 最大深度分析 |
| 3.3.3 残余深度分析 |
| 3.4 纳米压痕过程的能量损耗 |
| 3.5 纳米压痕的应力应变关系 |
| 3.5.1 压痕硬度与尺寸效应 |
| 3.5.2 压痕的应力—应变曲线 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 AZ31BMg/6061Al界面组织与微纳力学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 AZ31BMg/6061Al界面的组织演变 |
| 4.2.1 旋压塑变下的晶粒度分析 |
| 4.2.2 旋压塑变下的晶体取向分析 |
| 4.3 AZ31BMg/6061Al界面的微纳力学性能 |
| 4.3.1 界面微区的硬度分布 |
| 4.3.2 界面微区的应力—应变曲线 |
| 4.3.3 界面压痕区的位错密度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 AZ31BMg/6061Al纳米压痕过程的有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米压痕的有限元模拟 |
| 5.2.1 模型物理量单位的设定 |
| 5.2.2 几何模型的建立 |
| 5.2.3 材料属性的设定 |
| 5.2.4 有限元分析步的设定以及加载设置 |
| 5.2.5 网格划分以及边界条件确定 |
| 5.3 纳米压痕有限元模拟结果分析 |
| 5.3.1 压痕的载荷—位移曲线 |
| 5.3.2 压痕的应力应变场分布 |
| 5.4 压头的模拟结果分析 |
| 5.4.1 压痕载荷—位移曲线分析 |
| 5.4.2 压痕的应力应变场分布分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 AZ31BMg/6061Al纳米压痕形貌分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 纳米压痕形貌分析 |
| 6.2.1 旋压塑变的压痕试验与有限元模拟 |
| 6.2.2 压头类型对压痕形貌的影响 |
| 6.3 镁/铝复合管压痕形貌中凸起现象分析 |
| 6.3.1 旋压塑变对压痕凸起现象的影响 |
| 6.3.2 压头类型对压痕凸起现象的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）316L不锈钢窄间隙激光焊接熔池动态行为及电磁调控特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 厚板激光焊接方法研究现状 |
| 1.2.1 激光自熔穿透焊接 |
| 1.2.2 窄间隙激光电弧复合焊接 |
| 1.2.3 窄间隙激光填丝焊接 |
| 1.3 窄间隙激光焊接质量控制研究现状 |
| 1.4 电磁辅助激光焊接方法及机理研究现状 |
| 1.5 国内外研究现状的简析 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、设备及方法 |
| 2.1 试验设备与方法 |
| 2.2 试验材料与工艺 |
| 2.2.1 试验材料 |
| 2.2.2 激光自熔穿透焊工艺 |
| 2.2.3 窄间隙激光焊接工艺 |
| 2.3 分析测试方法 |
| 2.3.1 高速摄像数据采集 |
| 2.3.2 焊接热循环测试 |
| 2.3.3 微观组织表征 |
| 2.3.4 力学性能测试 |
| 第3章 旋转扫描激光填丝焊接工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光焊接参量对焊缝成形和气孔缺陷的影响 |
| 3.2.1 相对送丝速度/激光能量密度的影响 |
| 3.2.2 旋转扫描激光参量的影响 |
| 3.2.3 焊缝气孔率分析 |
| 3.3 旋转扫描激光对热源分布的影响 |
| 3.4 旋转扫描激光对焊接稳定性的影响 |
| 3.4.1 匙孔稳定性 |
| 3.4.2 熔池流动行为 |
| 3.4.3 旋转扫描激光窄间隙焊接分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 电磁辅助窄间隙激光焊接等离子体和熔池行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁辅助窄间隙激光焊接技术 |
| 4.2.1 电磁辅助技术基本原理 |
| 4.2.2 电磁辅助技术验证 |
| 4.3 电磁辅助窄间隙激光焊接等离子体特征 |
| 4.3.1 旋转扫描激光的影响 |
| 4.3.2 电磁辅助技术的影响 |
| 4.3.3 窄间隙约束空间的影响 |
| 4.4 电磁辅助窄间隙激光焊接熔池流动行为 |
| 4.4.1 旋转扫描激光的影响 |
| 4.4.2 电磁作用频率的影响 |
| 4.4.3 电磁作用幅度的影响 |
| 4.4.4 窄间隙坡口间隙的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电磁辅助窄间隙焊接能量分布及焊缝成形机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁辅助窄间隙激光焊接焊缝成形 |
| 5.2.1 窄间隙焊缝成形规律研究 |
| 5.2.2 焊缝表面成形无量纲分析 |
| 5.2.3 40 mm厚度不锈钢窄间隙焊接 |
| 5.3 有限元数值分析模型建立 |
| 5.3.1 数学模型与网格划分 |
| 5.3.2 材料特性及计算条件 |
| 5.3.3 激光焊接热源模型 |
| 5.4 电磁辅助窄间隙激光焊接温度场演变 |
| 5.4.1 电磁辅助窄间隙焊接温度场分析 |
| 5.4.2 40 mm厚度不锈钢窄间隙焊接温度场分析 |
| 5.5 窄间隙侧壁熔深增加机制研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 电磁辅助窄间隙激光焊接接头组织性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 厚壁窄间隙激光焊接缺陷分析 |
| 6.3 电磁辅助对接头显微组织的影响 |
| 6.3.1 316L焊接接头物相演变 |
| 6.3.2 显微组织 |
| 6.3.3 显微硬度 |
| 6.3.4 耐腐蚀性能 |
| 6.4 电磁辅助对接头组织均匀性改善机制 |
| 6.5 40 mm厚度不锈钢窄间隙焊接接头组织及性能分析 |
| 6.5.1 接头显微组织 |
| 6.5.2 接头力学性能 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）残余应力下金属材料压痕响应的仿真分析与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 压痕测试技术研究进展 |
| 1.2.1 压痕测试技术的产生与发展 |
| 1.2.2 压痕测试技术的扩展应用 |
| 1.3 残余应力下的压痕测试技术研究进展 |
| 1.3.1 残余应力及其测试方法 |
| 1.3.2 压痕法测试残余应力的产生与发展 |
| 1.3.3 残余应力下压痕测试的现存问题 |
| 1.4 数值模拟方法在压痕测试中的应用 |
| 1.4.1 有限元模拟技术 |
| 1.4.2 分子动力学模拟技术 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于压痕技术的残余应力测试方法 |
| 2.1 经典压痕数据分析方法 |
| 2.2 压痕法测试残余应力的理论基础 |
| 2.2.1 应力分析 |
| 2.2.2 量纲分析 |
| 2.3 残余应力下压痕的有限元模拟与结果分析 |
| 2.3.1 模型介绍 |
| 2.3.2 压痕响应分析 |
| 2.4 基于量纲分析的残余应力计算方法 |
| 2.4.1 残余应力计算方法 |
| 2.4.2 反演分析 |
| 2.5 基于应力分析的残余应力计算方法 |
| 2.5.1 残余应力计算方法 |
| 2.5.2 方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 残余应力下TC4的压痕响应测试 |
| 3.1 材料和实验介绍 |
| 3.2 材料微观组织形貌分析 |
| 3.3 残余应力对TC4宏观压痕的影响 |
| 3.3.1 宏观压痕曲线分析 |
| 3.3.2 屈服强度和应变硬化指数计算 |
| 3.3.3 宏观硬度计算 |
| 3.3.4 宏观弹性模量计算 |
| 3.4 残余应力对α相和β_t相微观压痕的影响 |
| 3.4.1 微观压痕曲线分析 |
| 3.4.2 微观硬度计算 |
| 3.4.3 微观弹性模量计算 |
| 3.5 残余应力的计算 |
| 3.5.1 XRD法计算TC4残余应力 |
| 3.5.2 压痕法计算TC4残余应力 |
| 3.5.3 XRD和压痕法测试残余应力对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 残余应力下单晶铜的压痕响应测试 |
| 4.1 材料和实验介绍 |
| 4.2 残余应力数值对压痕响应的影响 |
| 4.2.1 压痕测试曲线分析 |
| 4.2.2 残余压痕形貌分析 |
| 4.2.3 投影接触面积计算 |
| 4.2.4 硬度计算 |
| 4.2.5 弹性模量计算 |
| 4.3 残余应力取向对压痕响应的影响 |
| 4.3.1 压痕测试曲线 |
| 4.3.2 残余压痕形貌 |
| 4.4 预塑性变形对压痕响应的影响 |
| 4.5 残余应力的计算 |
| 4.5.1 压痕法计算单晶铜残余应力 |
| 4.5.2 XRD法计算单晶铜残余应力 |
| 4.5.3 测试结果对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 残余应力下单晶铜的压痕响应机理分析 |
| 5.1 模型的建立 |
| 5.1.1 势函数 |
| 5.1.2 系综 |
| 5.1.3 边界条件 |
| 5.1.4 晶体结构 |
| 5.1.5 模拟及后处理分析软件 |
| 5.2 单晶铜的残余应力模拟 |
| 5.2.1 [100]晶向拉伸模拟 |
| 5.2.2 应力取向分析 |
| 5.3 残余应力下单晶铜的压痕模拟 |
| 5.3.1 残余应力下压痕响应结果 |
| 5.3.2 残余应力对表面能量分布的影响 |
| 5.3.3 残余应力对微观结构演变的影响 |
| 5.3.4 残余应力下压痕的位错扩展机理 |
| 5.3.5 残余应力取向对压痕响应的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介与攻读学位期间的主要研究成果 |
| 一、作者简介 |
| 二、攻读学位期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（5）钣金V形自由折弯回弹预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 数控折弯机国内外研究现状 |
| 1.4 钣金自由折弯回弹国内外研究现状 |
| 1.4.1 板材自由折弯回弹影响因素研究现状 |
| 1.4.2 板材自由折弯回弹预测模型的研究现状 |
| 1.5 机器学习在板材成形领域的应用 |
| 1.6 存在的问题 |
| 1.7 课题来源 |
| 1.8 本文研究内容 |
| 第2章 钣金折弯工艺性分析及折弯实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 钣金折弯工艺分析 |
| 2.2.1 折弯成形缺陷及原因 |
| 2.2.2 折弯工艺设计原则 |
| 2.3 板材的基本材料参数的测定 |
| 2.4 板材折弯实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 研究方法及建模数据的获取 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BPNN数学模型 |
| 3.3 遗传算法参数优化 |
| 3.4 有限元模型建立及实验验证 |
| 3.4.1 有限元模型的建立 |
| 3.4.2 有限元模拟与实验的比较 |
| 3.5 大样本数据的获取 |
| 3.5.1 确定实验指标 |
| 3.5.2 确定影响因子及取值范围 |
| 3.5.3 拉丁超立方试验设计及数据采集 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 钣金折弯回弹GA-BPNN预测模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 影响因素敏感性分析 |
| 4.3 敏感因素分析 |
| 4.3.1 板材厚度对回弹的影响 |
| 4.3.2 弹性模量对回弹的影响 |
| 4.3.3 硬化系数对回弹的影响 |
| 4.3.4 屈服强度对回弹的影响 |
| 4.3.5 硬化指数对回弹的影响 |
| 4.4 回弹角预测模型 |
| 4.4.1 考虑13 因素的回弹角预测模型 |
| 4.4.2 考虑7 因素的回弹角预测模型 |
| 4.5 凸模行程预测模型 |
| 4.5.1 考虑13 因素的凸模行程预测模型 |
| 4.5.2 考虑7 因素的凸模行程预测模型 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 钣金折弯回弹修正模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于GA-BPNN凸模行程修正模型 |
| 5.3 基于量纲分析法的凸模行程修正模型 |
| 5.3.1 量纲分析法 |
| 5.3.2 基于量纲分析法的修正模型 |
| 5.4 应用实例 |
| 5.5 预测与修正模型交互界面设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 折弯回弹GA-BPNN预测模型程序 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于纳米压痕技术的薄膜材料本构模型反演方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 微纳米尺度薄膜材料力学测试的基本方法 |
| 1.2.1 微单轴拉伸法 |
| 1.2.2 鼓泡法 |
| 1.2.3 微梁弯曲法 |
| 1.3 纳米压痕技术的理论研究现状 |
| 1.3.1 硬度和弹性模量的计算方法研究现状 |
| 1.3.2 尺寸效应的研究现状 |
| 1.3.3 膜/基体系下薄膜本征力学参数提取及基底效应研究现状 |
| 1.3.4 应力应变反演计算研究现状 |
| 1.4 纳米压痕技术在新材料测试中的研究现状 |
| 1.4.1 纳米压痕技术在聚合物薄膜材料测试的研究现状 |
| 1.4.2 纳米压痕技术在有序微结构薄膜材料测试的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 纳米压痕技术的理论基础及试验设备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米压痕测试系统介绍 |
| 2.3 纳米压痕技术测试原理 |
| 2.3.1 弹性接触理论 |
| 2.3.2 测试方法的推导 |
| 2.4 实验材料选择 |
| 2.4.1 主要实验仪器 |
| 2.4.2 主要实验原材料 |
| 2.5 其他试验设备 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜 |
| 2.5.2 光纤光谱仪 |
| 2.5.3 动态热机械分析 |
| 第3章 Pile-up现象对薄膜材料本构关系反演计算精度的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Pile-up现象的解释 |
| 3.3 能量法的理论推导 |
| 3.4 纳米压痕实验与结果分析 |
| 3.4.1 纳米压痕实验曲线分析 |
| 3.4.2 能量法和Oliver-Pharr法的计算结果对比 |
| 3.5 基于能量法修正的应力应变关系反演分析 |
| 3.5.1 反演分析方法的理论推导 |
| 3.5.2 本构关系的反演计算 |
| 3.6 有限元仿真验证pile-up现象对本构关系反演计算的影响 |
| 3.6.1 有限元建模及纳米压痕过程的模拟 |
| 3.6.2 有限元模拟中摩擦系数的影响 |
| 3.6.3 Pile-up现象影响本构模型的仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于纳米压痕技术的粘弹性聚合物薄膜本构关系反演计算研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粘弹性本构模型分析 |
| 4.2.1 基于Prony级数的广义Maxwell模型 |
| 4.2.2 玻氏压头下的粘弹性本构接触模型推导 |
| 4.3 聚合物薄膜的纳米压痕试验 |
| 4.4 聚合物薄膜的动态热力学蠕变试验 |
| 4.5 粘弹性聚合物本构模型的计算 |
| 4.5.1 利用纳米压痕实验计算蠕变柔量 |
| 4.5.2 利用DMA蠕变试验计算粘弹性参数 |
| 4.6 粘弹性本构接触模型的有限元仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于纳米压痕技术的SiO_2光子晶体薄膜材料力学模型研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于纳米压痕技术的光子晶体实验研究与有限元模拟 |
| 5.2.1 SiO_2光子晶体材料的制备 |
| 5.2.2 光子晶体薄膜的纳米压痕实验 |
| 5.2.3 有限元模型的建立 |
| 5.2.4 纳米压痕仿真及压入位置对力学参数的影响 |
| 5.2.5 不同压入位置的能量分布 |
| 5.3 光子晶体材料尺寸效应的研究 |
| 5.3.1 不同粒径光子晶体材料的选择 |
| 5.3.2 粒径尺寸对光子晶体力学性能影响的实验研究 |
| 5.3.3 光子晶体尺寸效应的机理研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）搅拌摩擦焊金属流动行为的判据建立及利用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊基本原理 |
| 1.2.2 搅拌摩擦焊产热解析模型与接触模型的研究 |
| 1.2.3 搅拌摩擦焊扭矩的研究 |
| 1.2.4 搅拌摩擦焊应变速率的研究 |
| 1.2.5 搅拌摩擦焊焊缝微观组织 |
| 1.2.6 搅拌摩擦焊焊缝缺陷的检测 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验原理及方案 |
| 2.1 整体实验方案 |
| 2.2 实验材料,实验设备和检测设备 |
| 2.2.1 实验设备 |
| 2.2.2 检测设备 |
| 2.3 实验方法与工艺 |
| 2.3.1 扭矩的检测 |
| 2.3.2 焊缝的缺陷检测 |
| 第三章 搅拌摩擦焊扭矩数理模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 扭矩的计算 |
| 3.2.1 轴肩与搅拌针底面的扭矩计算 |
| 3.2.2 搅拌针侧面的扭矩计算 |
| 3.3 流变应力的计算 |
| 3.3.1 流变应力的计算 |
| 3.3.2 滑移系数以及摩擦系数的选取 |
| 3.4 扭矩数理模型 |
| 3.4.1 应变速率的解析模型 |
| 3.4.2 建立扭矩数理模型 |
| 3.5 扭矩数理模型的验证 |
| 3.5.1 量纲分析法验算 |
| 3.5.2 数值验算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于粘度建立金属流动行为判据 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PLC效应的峰值应变-应变速率模型 |
| 4.2.1 PLC效应的研究 |
| 4.2.2 PLC效应的峰值应变-应变速率模型 |
| 4.3 动态再结晶应力-应变模型 |
| 4.3.1 动态再结晶研究 |
| 4.3.2 动态再结晶应力-应变模型 |
| 4.4 搅拌摩擦焊热力耦合粘度模型 |
| 4.4.1 假设条件 |
| 4.4.2 搅拌摩擦焊热力耦合粘度数理模型 |
| 4.5 粘度模型的验证 |
| 4.5.1 量纲分析法验算 |
| 4.5.2 数据验算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于扭矩周期性变化对焊缝动态检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 焊缝检测方法原理 |
| 5.2.1 材料流动原理 |
| 5.2.2 扭矩周期性变化原理 |
| 5.2.3 数值解析原理 |
| 5.3 焊缝动态检测方法 |
| 5.4 检测方法的实验验证 |
| 5.5 检测方法的评价 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间参与的课题及取得的科研成果 |
（8）基于压入试验的局部结构材料力学性能获取方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景以及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 压痕理论计算方法研究现状 |
| 1.2.2 压入实验下材料特性研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 压痕理论及材料弹塑性理论分析 |
| 2.1 压痕接触理论分析 |
| 2.2 材料弹塑性与压入实验相关性分析 |
| 2.2.1 材料模型选择 |
| 2.2.2 压入实验过程量纲分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 模拟实验下材料力学特性计算方法建立 |
| 3.1 数值模拟模型建立 |
| 3.1.1 压入实验数值模拟模型 |
| 3.1.2 材料特性单一变化二维数值模拟 |
| 3.2 材料特性与载荷-位移曲线关系探究 |
| 3.3 数值模拟结果分析 |
| 3.3.1 弹性模量对载荷位移曲线的影响规律 |
| 3.3.2 屈服强度对载荷位移曲线影响规律 |
| 3.3.3 应变硬化指数对载荷位移曲线的影响规律 |
| 3.4 材料特性在载荷位移曲线中的反映 |
| 3.5 理想R-O关系下材料特性计算方法验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 压入实验平台搭建及物理实验验证 |
| 4.1 物理实验平台搭建 |
| 4.1.1 实验平台需求 |
| 4.1.2 微米级压入实验平台 |
| 4.1.3 物理实验 |
| 4.2 压入实验下的材料力学性能获取 |
| 4.2.1 应力应变曲线获取 |
| 4.2.2 物理实验验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 压头条件对压入实验结果影响规律分析 |
| 5.1 压头形貌的影响 |
| 5.1.1 锥压头压入数值模拟结果分析 |
| 5.1.2 锥压头压入物理实验结果分析 |
| 5.2 压头大小的影响 |
| 5.2.1 小直径球压头数值模拟结果分析 |
| 5.2.2 小直径球压头物理实验结果分析 |
| 5.3 载荷-位移曲线的初步数学模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文与参加科研情况 |
（9）多舱室结构内爆载荷下毁伤效果评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 内爆载荷特性 |
| 1.2.2 爆炸载荷作用下舱室结构响应 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 2 数值计算方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料相关参数设置 |
| 2.2.1 AUTODYN软件简介 |
| 2.2.2 有限元材料模型及参数设置 |
| 2.3 ALE多物质流固耦合算法及可行性分析 |
| 2.3.1 算法简介 |
| 2.3.2 可行性分析 |
| 2.4 网格尺寸对舱内爆炸数值模拟结果的影响规律研究 |
| 2.4.1 空气网格尺寸 |
| 2.4.2 舱室结构网格尺寸 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 不同TNT药量下多舱室结构毁伤特征及规律研究 |
| 3.1 研究方案 |
| 3.1.1 多舱室结构模型 |
| 3.1.2 工况设置 |
| 3.1.3 准静态压力值的验证 |
| 3.2 不同载荷强度下多舱室结构毁伤规律分析 |
| 3.2.1 多舱室基础结构分类 |
| 3.2.2 毁伤效果分析 |
| 3.2.3 毁伤等级划分 |
| 3.3 内爆下多舱室结构毁伤效果评估预测方法研究 |
| 3.3.1 量纲分析 |
| 3.3.2 无量纲数的有效性分析 |
| 3.3.3 快速毁伤评估预测方法及验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 不同结构尺寸的多舱室结构毁伤效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同结构尺寸下多舱室结构毁伤特征比较 |
| 4.2.1 B型多舱室结构毁伤特征 |
| 4.2.2 C型多舱室结构毁伤特征 |
| 4.2.3 不同结构尺寸多舱室结构毁伤特征比较 |
| 4.3 内爆载荷特性及结构变形破损机理研究 |
| 4.3.1 爆炸舱内载荷特性分析 |
| 4.3.2 爆炸舱结构变形破损机理分析 |
| 4.3.3 共面邻舱内载荷分布规律分析 |
| 4.3.4 共面邻舱舱壁的变形破损机理研究 |
| 4.4 多舱室结构内爆载荷下毁伤效果评估 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
（10）水下深埋岩石爆破振动与动水压力变化规律研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 水下深埋岩石爆破效应 |
| 2.1 爆破内部作用 |
| 2.2 爆破地震波性质与传播方式 |
| 2.3 爆破水击波性质与传播方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水下深埋岩石爆破现场试验与监测分析 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.2 爆破方案设计 |
| 3.3 爆破振动监测与分析 |
| 3.4 爆破动水压力监测与分析 |
| 3.5 爆破动水压力信号能量特征分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 水下深埋岩石爆破振动变化规律的量纲分析与预测 |
| 4.1 量纲分析原理 |
| 4.2 量纲分析在爆破振动中的应用 |
| 4.3 爆破振动变化规律分析 |
| 4.4 爆破振动影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 水下深埋岩石爆破数值模拟分析 |
| 5.1 LS-DYNA基本原理 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.3 数值模拟结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、量纲分析的进一步细化（论文参考文献）
- [1]琴键堰泄流水力特性与体型参数研究[D]. 李珊珊. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]基于纳米压痕法AZ31BMg/6061Al复合材料连接界面行为研究[D]. 张杰. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]316L不锈钢窄间隙激光焊接熔池动态行为及电磁调控特性研究[D]. 李军兆. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]残余应力下金属材料压痕响应的仿真分析与试验研究[D]. 李莉佳. 吉林大学, 2021
- [5]钣金V形自由折弯回弹预测研究[D]. 韦钦洋. 吉林大学, 2021(01)
- [6]基于纳米压痕技术的薄膜材料本构模型反演方法研究[D]. 王月敏. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]搅拌摩擦焊金属流动行为的判据建立及利用[D]. 谢鑫宇. 湘潭大学, 2020(02)
- [8]基于压入试验的局部结构材料力学性能获取方法研究[D]. 李萌. 西安科技大学, 2020
- [9]多舱室结构内爆载荷下毁伤效果评估方法研究[D]. 焦晓龙. 中北大学, 2020(12)
- [10]水下深埋岩石爆破振动与动水压力变化规律研究[D]. 孙晓宇. 辽宁工程技术大学, 2020(02)