Strengthening strategy for high-performance friction stir lap welded joints based on 5083 Al alloy

During aircraft,ship,and automobile manufacturing,lap structures are frequently produced among Al alloy skins,wall panels,and stiffeners.The occurrence of welding defects severely decreases mechanical properties during friction stir lap welding(FSLW).This study focuses on investigating the effects of rotation rate,multipass welding,and cooling methods on lap defect formation,microstructural evolution,and mechanical properties.Hook defects were eliminated by decreasing welding speed,applying two-pass FLSW with a small welding tool,and introducing additional water cooling,thus leading to a remarkable increase in effective sheet thickness and lap width.This above strategy yielded defect-free joints with an ultrafine-grained microstructure and increased tensile shear force from 298 to 551 N/mm.The fracture behavior of FSLW joints was systematically studied,and a fracture factor of lap joints was proposed to predict their fracture mode.By reducing the rotation rate,using two-pass welding,and employing additional water cooling strategies,an enlarged,strengthened,and defect-free lap zone with refined ultrafine grains was achieved with a quality comparable to that of lap welds based on 7xxx Al alloys.Importantly,this study provides a valuable FSLW method for eliminating hook defects and improving joint performance.

Bulging Distortion of Austenitic Stainless Steel Sheet on the Partially Penetrated Side of Non-Penetration Lap Laser Welding Joint

Non-penetration laser welding of lap joints in austenitic stainless steel sheets is commonly preferred in fields where the surface quality is of utmost importance.However,the application of non-penetration welded austenitic stainless steel parts is limited owing to the micro bulging distortion that occurs on the back surface of the partial penetration side.In this paper,non-penetration lap laser welding experiments,were conducted on galvanized and SUS304 austenitic stainless steel plates using a fiber laser,to investigate the mechanism of bulging distortion.A comparative experiment of DC01 galvanized steel-Q235 carbon steel lap laser welding was carried out,and the deflection and distortion profile of partially penetrated side of the sheets were measured using a noncontact laser interferometer.In addition,the cold-rolled SUS304 was subjected to heat holding at different temperatures and water quenching after bending to characterize its microstructure under tensile and compressive stress.The results show that,during the heating stage of the thermal cycle of laser lap welding,the partial penetration side of the SUS304 steel sheet generates compressive stress,which extrudes the material in the heat-affected zone to the outside of the back of the SUS304 steel sheet,thereby forming a bulge.The findings of these experiments can be of great value for controlling the distortion of the partial penetrated side of austenitic stainless steel sheet during laser non-penetration lap welding.

Photo-responsive Carboxymethyl Chitosan/Laponite Hydrogel as a Potential Spinal Cord Injury Scaffold:Characterization and Cytocompatibility Study

We synthesized photo-responsive carboxymethyl chitosan(CMC-MA)via free radical polymerization and utilized nanoclay laponite(LAP)as an inorganic crosslinking agent to develop an injectable and 3D-printable CMC-MA/LAP hydrogel.We determined the optimal ratio of 2.5 w/v%CMC-MA/7.5 w/v%LAP based on injection molding,compression modulus,swelling properties,rheological properties,and 3D printing properties of the hydrogel system.In-vitro cytocompatibility experiments showed that both CMC-MA and CMC-MA/LAP hydrogel had no inhibitory effect on cell proliferation and can promote cell growth when cultured on the surface of the hydrogel matrix.Moreover,the hydrogel containing LAP particles significantly facilitated cell adhesion(>60%)compared with the hydrogel without LAP(20%).Our findings demonstrate that the CMC-MA/LAP hydrogel has great potential for tissue repair in neural tissue engineering.

Stress-Induced Deformation of Thin Copper Substrate in Double-Sided Lapping

Double-sided lapping is an precision machining method capable of obtaining high-precision surface.However,during the lapping process of thin pure copper substrate,the workpiece will be warped due to the influence of residual stress,including the machining stress and initial residual stress,which will deteriorate the flatness of the workpiece and ultimately affect the performance of components.In this study,finite element method(FEM)was adopted to study the effect of residual stress-related on the deformation of pure copper substrate during double-sided lapping.Considering the initial residual stress of the workpiece,the stress caused by the lapping and their distribution characteristics,a prediction model was proposed for simulating workpiece machining deformation in lapping process by measuring the material removal rate of the upper and lower surfaces of the workpiece under the corresponding parameters.The results showed that the primary cause of the warping deformation of the workpiece in the doublesided lapping is the redistribution of initial residual stress caused by uneven material removal on the both surfaces.The finite element simulation results were in good agreement with the experimental results.

Comprehensive study of microstructure and mechanical properties of friction stir welded 5182-O/HC260YD+Z lap joint

The welding of aluminum(Al)and steel has attracted more and more interest due to the weight reduction trend in vehicle and aerospace manufacturing industries.5182-O/HC260YD+Z lap joint was produced by friction stir welding(FSW),and the microstructure and mechanical property of the joint were systemically characterized.The microstructure in horizontal direction of the Al and steel near interface was similar to their corresponding conventional friction stir welded joint.The joint was divided into stir zone of Al(ST-Al),stir zone of interface(ST-I),thermal-mechanically affected zone of steel(TMAZ-Fe)and base material of steel(BM-Fe)according to their distinct microstructure vertically.Three kinds of intermetallic compounds(IMCs)of FeAl_(3),FeAl and Fe_(3)Al were formed at the interface.The horizontal micro hardness distribution exhibited a hat shape and“M”shape in Al and steel,respectively.The hardest region of the joint was located at the ST-I,with a hardness of 175 HV−210 HV.The joint was fractured along the hook structure,with an average shear strength of 73.9 MPa.Fractural morphology of Al and steel indicted a cleavage fracture mode.

基于LAPS资料的一次江西连续性暴雨过程分析

利用LAPS资料,结合地面和高空常规观测资料、雷达资料,从环流背景、影响系统、物理量场等方面对2013年6月27—29日连续性暴雨过程进行分析,得出结论:(1)LAPS输出的产品时效性好,分辨率高,产品多样化,更好地丰富了对天气过程分析的方法,对中尺度天气具有非常明确的解释能力,有利于从更深层次分析天气发生的成因;(2)高纬有阻高建立,低纬度地区受南亚高压控制,系统稳定少动,中纬度地区不断有短波槽东移,引导冷空气南下,副高西北侧强盛的西南气流将暖湿空气源源不断地输入江西中北部,在此形成冷暖交汇,稳定的形势有利于形成连续性暴雨天气;(3)副高西北侧的强西南急流中,风向风速在江西中北部辐合,为强降水提供了抬升条件,并且急流的脉动与降水强度的变化有着密切关系,强降水往往出现在凌晨前后,下午至晚上逐渐减弱。

RPE细胞光损伤相关新基因s-lap编码区克隆及s-lap/GFP融合蛋白在B16黑色素瘤细胞中的表达与定位

目的 克隆新基因s lap编码区序列 ,研究其编码的蛋白质在B16黑色素瘤细胞内的表达与定位。方法 分析s lapcDNA序列 ,建立视网膜色素上皮 (retinalpigmentep ithelium ,RPE)细胞光损伤模型 ,RT PCR克隆其编码区序列 ,构建了带有绿色荧光蛋白的目的基因真核表达重组质粒 pcDNA3 .1 GFP/s lap ,转染B16黑色素瘤细胞 ,观察s lap/GFP融合蛋白在B16黑色素瘤细胞内的表达与定位。结果 s lapcDNA序列含有编码10 1个氨基酸的开放读码框架 ,有 2个可能的N 糖基化位点 ,1个可能的caseinkinaseII磷酸化位点和 2个可能的PKC磷酸化位点 ;成功地克隆了s lap蛋白编码区序列 ,构建了其真核表达载体 ,荧光显微镜观察 ,在转染 pcDNA3 .1 GFP质粒的B16黑色素瘤细胞中 ,荧光呈网状分布于细胞浆内 ,而细胞核内低表达 ;在转染s lap/GFP融合基因的B16黑色素瘤细胞中 ,荧光均匀分布于整个细胞 ,尤其以细胞核内高表达。结论 新基因s lap编码的蛋白质可在B16黑色素瘤细胞中获得表达 ,并以细胞核内高表达。

无机-有机杂化非线性光学晶体材料LAP和d-LAP晶体红外吸收边计算

根据双原子谐振子模型近似,提出了估算分子晶体材料红外吸收边的理论方法,然后利用超分子量子化学从头算,计算了L-精氨酸一水磷酸盐(LAP)晶体和氘化L-精氨酸一水磷酸盐(d-LAP)晶体单元超分子的红外振动光谱,其中LAP晶体超分子计算值与晶体红外光谱实验值吻合,表明超分子计算能有效地模拟无机-有机杂化非线性光学晶体的红外振动光谱。在归属了超分子重要基频线后,分析其红外强度,并估算了泛频频率。根据我们提出的方法,估算了这两种晶体的红外吸收边,结果与实验值较吻合。表明我们建议的理论方法是合理的。此外,通过计算表明,如果非线性光学晶体材料的红外吸收边是由与活泼H有关的伸缩振动泛频频率决定,那么活泼H的氘化是一种改善红外吸收边的有效途径。

中尺度分析系统LAPS应用雷达资料的个例研究

武汉暴雨所引进国际先进的中尺度分析系统LAPS,经成功本地移植后,该系统能融合华中区域多种非常规观测资料,提供包含丰富中尺度信息的高分辨率中尺度分析场。针对一次梅雨期强降水过程,利用LAPS系统进行中尺度分析,通过对比该系统融合多普勒雷达资料前后各种物理量场的差异,研究了多普勒雷达资料在该系统中的作用。结果表明,LAPS融合雷达径向风后,对风场的改善比较明显,能揭示流场的中尺度信息。融合多种资料后的LAPS中尺度分析场比NCEP再分析场更接近实况,能清楚地反映中尺度特征,可作为分析此次强降水过程发生、发展的工具。融合雷达资料反射率后,LAPS云分析能提供与实况接近的较细致的云信息,有利于了解暴雨过程中云参数的演变,同时也为数值模式热启动提供条件。

基于卫星资料同化和LAPS-WRF模式系统的云天太阳辐射数值模拟改进方法

太阳能光伏发电已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源,光伏发电受云量时空变化的影响较大,因此准确模拟云天太阳辐射的时空变化对电网安全运行至关重要。围绕如何减小中尺度气象模式的云初始场误差,进而改进云天的太阳辐射模拟这一关键科学问题,本文通过研究基于卫星资料同化的LAPS(Local Analysis Prediction System)多时间层三维云分析同化方法,改进三维云结构,并将LAPS模式输出结果作为WRF(Weather Research and Forecasting)模式的初始场,模拟了2008年1月及夏季(6~8月)北京地区的总云量和总辐射的时空分布,重点分析了多云和有降水天气过程总辐射的模拟改进效果及其原因。结果表明,同化前后的总云量模拟值与观测值的时间变化趋势基本一致,但大部分时次总云量的模拟值低于观测值;大部分多云及降水时段同化后总云量模拟值较接近于实测值。1月晴天、多云天以及夏季晴天同化前后总辐射模拟值与实测值的时间变化趋势较一致,但同化前后两者的相关性差异不明显;晴天条件下同化前后总辐射模拟值均低于实测值,1月多云条件下多数时段同化后总辐射模拟误差减小不明显,与总云量的改进效果不显著有关。夏季多云、有降水及6月典型降水三种天气条件下同化前后总辐射模拟值与观测值的相关性稍差,同化后两者的相关性较同化前有所改进,尤其是6月典型降水过程改进效果较明显;同化前总辐射模拟误差较大,而同化后误差显著减小,尤其是6月典型降水过程同化后均方根误差和平均相对误差较同化前分别减小了102.6 W m^(-2)和355.9%,最大相对误差减小更显著;同化后总辐射模拟误差小于同化前的比例高达75%,即大部分时刻同化后模拟误差小于同化前。多云和有降水天气过程总辐射模拟效果的显著改进与总云量的改进密切相关,即同化后总云量模拟值增加,云的反射和散射作用增强,导致模拟总辐射减小,即更接近于实测总辐射值。研究结果对于多云和降水天气条件下太阳辐射的模拟效果改进、太阳能资源客观评估以及光伏电站的发电量预测具有一定的科学和实际应用价值。

LAPS分析场资料在暴雨中尺度分析中的应用

利用常规地面探测、高密度自动雨量站、高空探测资料,并且融合多普勒雷达拼图产品,LAPS可输出比较精细的分析场。针对2008年6月21～22日一次暴雨天气过程,基于LAPS不同时空分辨率的中尺度分析场,分析了雷达回波、风场、高度场以及物理量场,比较不同时空分辨率LAPS分析场之间的差异。结果表明:(1)此次强降水过程可划分为2个阶段。第一阶段雨量集中在沿淮地区,呈纬向带状分布;第二阶段集中在大别山地区,其雨强更大,是中尺度局地性降水。(2)大别山区的地形抬升对低涡增强或减弱的演变具有重要影响,是低涡增强、发展的触发机制。当低涡接近大别山区时,低涡明显加强;当低涡逐渐远离大别山区时,低涡则减弱。(3)第一阶段有风的切变线,第二阶段有风的辐合,说明风场的辐合和切变促进云和降水的发生、发展,因此它们是产生暴雨的触发条件。(4)高分辨率的LAPS结果对于风场和云的变化刻画地更为细致。雷达回波发生在风的切变线处,或者风场辐合处;大别山区暴雨过程中,在其西侧有闭合性的涡旋,低涡缓慢东移,回波位于涡旋东侧,强降水发生在低涡东侧。(5)K指数、沙氏指数、整层可降水量与这次大别山地区暴雨过程具有较好的对应关系,与暴雨落区基本相同。这些指数在暴雨落区预报与应用方面具有一定参考价值。

尿mAlb/Cr、NAG、LAP检测对早期糖尿病肾病的诊断价值

目的研究糖尿病患者的尿液微量白蛋白/肌酐(mAlb/Cr)、N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)与早期糖尿病肾病(DN)的诊断价值关系。方法将216例糖尿病患者分为两组:糖尿病无肾病组与早期糖尿病肾病组,采用免疫比浊法测定尿微量白蛋白/肌酐,采用速率法检测尿NAG及LAP值,并与49例健康对照组比较。结果糖尿病肾病患者尿mAlb/Cr、NAG、LAP明显高于对照组(P<0.01),且尿微量白蛋白/肌酐与NAG,LAP成正相关(r=0.909,r=0.410,P<0.01)。结论检测尿mAlb/Cr、NAG、LAP有助于尿蛋白阴性的糖尿病肾病的早期诊断。

LAPS与STMAS地面气温融合效果对比试验

利用局地分析和预报系统LAPS(Local Analysis and Prediction System)和多时空尺度分析系统STMAS(Space Time Multiscale Analysis System)对北京、华北和中国3个不同区域的区域自动站观测资料和全球预报系统GFS(Global Forecast System)背景场资料,在1,5,10和20 km等4种分辨率的网格上进行融合试验,从算法的角度对比分析LAPS和STMAS在融合效果上的差异,并利用国家级自动站数据对LAPS和STMAS一年内逐时融合结果进行独立性检验。结果表明,在东部观测密集区,LAPS和STMAS都有不错的表现,STMAS能够解析出观测中细小的特征,融合结果更接近实际观测,相对而言LAPS则平滑作用明显,容易损失观测信息;在资料稀疏地区,STMAS的优势更为明显,由粗网格到细网格逐层分尺度进行分析,使粗网格尺度的误差得到快速修正,避免不同尺度观测信息的混淆,青藏高原等地区的融合结果得到有效改善。此外,地形高度调整的不合理性对LAPS、STMAS在山区的融合效果有所影响。

基于LAPS分析的WRF模式逐时气温精细化预报释用

为了满足湖北电力和华中电力系统对逐时气温预报的需求,开展气温精细化预报服务,基于局地分析预报系统(LAPS)分析融合的WRF模式精细化数值预报产品,对2011年4月1日至7月20日湖北省内及周边区域站点的逐时气温进行精细化预报释用。比较几种模式释用方案,结果表明:WRF模式预报趋势较好,预报准确率评分50%左右,日间08-20时预报误差小于夜间,最高气温(T_(max))评分54%,最低气温(T_(mm))评分为44%。通过模式释用,提高了预报准确率,可使预报评分提高到60%～70%,对T_(max)评分达到57%,对T_(mm)评分最高达到74%。分时刻建立MOS方程能够有效降低夜间20-07时的预报误差。将实况最高气温引入Kalman滤波方程能进一步提高预报准确率。

多源观测数据在LAPS三维云量场分析中的应用

该文将我国FY-2C气象卫星通道数据、地面观测数据、雷达数据融合进入LAPS(Local Analysis PredictionSystem)三维数据分析系统中,获得了三维云量场分布,并采用北京地区2009年11月9日08:00(北京时,下同)和华南地区2008年6月12日14:00个例,设计了5种试验对LAPS融合的云量场进行分析。结果表明:LAPS云分析中,地面观测对云底结构起主要订正作用,雷达观测对云中、低部信息起主要订正作用,而卫星云图数据对云顶分布订正效果显著,卫星资料是获得客观三维云量场不可或缺的数据。

LAPS同化GPS/PWV资料在暴雨预报中的应用研究

利用LAPS(Local Analysis and Prediction System)系统同化GPS(Global Positioning System)/PWV(Precipitable Water Vapor)资料,分析GPS/PWV资料对LAPS输出场的影响,并结合WRF模式,将LAPS输出场作为其初始场进行降水预报,进一步考察GPS/PWV资料对降水预报的作用。选取2009年6月28日湖北地区的一次强降水过程,设计三种方案进行试验。结果表明:同化GPS/PWV资料后对LAPS湿度场有显著的改善,而对高度场及风场的作用则不明显;GPS/PWV资料对区域平均可降水量的影响比雷达资料大一个量级;与此同时,利用多种评分方法对6 h累计降水做了检验,分析结果表明同化GPS/PWV资料能够有效地改进WRF模式的初始场,增加丰富的中小尺度信息,并对随后的确定性预报产生正影响。

LAPS资料在一次鄂东初夏暴雨分析中的应用

利用常规气象资料和武汉暴雨研究所实时业务运行的LAPS资料,从环流背景、影响天气系统、物理量场、干侵入等方面,对2008年初夏发生在湖北东部的一次暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明:这次强降雨是受西风槽与西南涡东移、地面冷锋南下的影响而发生的;暴雨初期鄂东中高层出现水汽辐合,相应地中高层相对湿度与比湿增加;低层首先出现空气质量辐合,随后高层出现空气质量辐散,低层辐合与高层辐散都比强降水发生要早;鄂东暴雨期间低层维持大量云系活动。暴雨期间有随着高度增加而向东倾斜的干侵入前沿活动,这加强了当地上空中、低层对流不稳定层结,并为强降雨发生蓄积了能量;后期由于动力性条件触发,层结转化为中性,对流发展、能量释放而产生强降雨。通过暴雨个例分析发现,LAPS资料能够比较深刻地揭示出该次强降雨发生、发展的机理。

震后初期应急物流公私协同的动态LAP模型

针对震后初期灾区应急物资严重短缺的现实情况,为满足多主体的不同应急需求,基于公平与效率兼顾的视角,构建满意度最大、总成本最小、人员损失最小的多周期、多目标、多物资的公私物流资源整合的双层动态选址-分配（LAP）模型,上层以商品满足率最大为目标,下层以时间满足率最大为目标;设计遗传算法进行优化求解;最后以汶川地震为例,验证模型和算法的有效性。结果表明：所建模型可以实现震后初期公私物流协同作用下的多物资动态LAP决策,而且兼顾公平和效率。

LAPS云分析中卫星资料的应用及对GRAPES模式短时预报的影响

通过2013年5月16日广东暴雨个例,利用LAPS分析系统在GRAPES背景场的基础上融合了地面、探空、雷达和卫星资料,比较了LAPS分析系统是否融合卫星资料的云微物理变量(云水、雨水、云冰、云雪)差异;进一步对比讨论了模式提前6 h滚动预报与LAPS反演的云微物理变量的异同,在此基础上探讨了两者对模式降水预报的影响。结果发现,LAPS分析系统融合了卫星资料后,能较好地再现中尺度云团的形态和强度,且能减少一些云微物理变量(云水、云冰、云雪)的虚假中心,大值中心与强降水中心吻合较好;模式滚动预报与LAPS反演的云微物理变量水平和垂直分布差异较大,后者的分布形态基本与观测降水、雷达回波相似,大值中心与强降水中心吻合较好;从两者对模式降水预报的效果来看,LAPS分析的云微物理变量作为模式初始场中的云参数,能改善模式1 h的降水预报,而模式滚动预报的云微物理变量对模式降水预报基本没改善。

LAPS在冰雹云模拟中的应用

LAPS是中国气象局武汉暴雨研究所引进的中尺度分析系统,能融合区域内多种非常规观测资料,提供高分辨率中尺度分析场。该文对探空资料和LAPS分析场两种初始场的大气层结和环境风场信息进行了比较,并应用探空资料和不同时次的降雹点的LAPS分析场作为三维对流云模式的初始场对2008年7月27日、28日湖北西部山区冰雹天气过程进行数值模拟,并将模拟结果与观测实况进行了对比分析,最后对27日降雹过程应用临近降雹时次的LAPS分析场作为云模式初始场模拟的回波、风场和垂直速度等特征进行了分析,以探讨LAPS用于云数值模式的适用性、优越性以及冰雹云发生发展特点。结果表明:LAPS输出场用于云模式初始场进行冰雹云数值模拟具有时空上的优势,能更好地模拟出午后局地降雹,可以弥补探空资料作为云模式初始场的不足,应用临近时次的LAPS分析场作为云模式初始场的数值模拟能体现出冰雹云发展过程中多次增强等细节,有利于人工防雹作业预警和催化方案的确定。