基于新工科的计算机辅助设计课程教学改革研究

针对材料类学生欠缺机械基础的现状,对计算机辅助设计类课程在教学内容、教学设计、教学方案、考核方式等方面进行改革,通过建设慕课资源,以线上线下的授课方式、项目式驱动教学方式,对学生的继续学习能力、软件操作能力、协作交流能力等进行培养,并取得良好的教学效果。

基于现代信息技术的《机械工程材料》课程教学改革与实践

随现代信息技术的发展,线上线下混合式教学模式在各大高校发挥的作用越来越大。高校课程是思想教育和专业知识的有机统一,承担着培养全面发展人才的重任,课程思政教育的融合有助于实现“立德树人”的教学目标。为提高学生学习兴趣和教学效果,在《机械工程材料》课程教学过程中,采用线上线下混合式教学模式,改革教学方法,融入课程思政教育,加强过程性考核,培养学生的爱国情怀和工匠精神,促进学生全面发展。

基于Fluent的TIG电弧数值模拟

针对自由燃烧的TIG电弧,分析并确定所涉及的控制方程和边界条件,建立了二维稳态的轴对称模型。采用Fluent软件,对控制方程与相关源项进行UDF二次开发,模拟稳态下的TIG电弧,获得了稳态TIG电弧的温度场、流场与压力场及工件表面压力分布等数据。结果表明,Fluent能方便快捷地模拟TIG电弧,所获得的数据与相关文献所测量结果吻合良好,对焊接研究及生产有重要意义。

基于Fluent熔池内部受力的数值分析

根据TIG焊熔池的实际情况,建立了定点热源作用下TIG熔池的二维轴对称数学模型。利用FLUENT软件及其UDF进行二次开发,同时考虑了相变潜热、材料热物理性参数随温度变化等问题,对熔池中的流场及温度场进行了数值模拟,分析了熔池内部所受到的浮力、Marangoni力、电磁力和电弧力等对其流场及温度场的影响规律,特别是针对Marangoni力和电磁力对熔池流动的影响情况进行了深入分析。结果表明,焊接电流和表面张力温度系数对熔池内部流动有着至关重要的影响,决定了TIG熔池的截面形貌。

TIG焊熔池在阶跃参数下的数值分析

建立了恒流作用下TIG焊熔池的非稳态三维数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和热物理性能参数,强烈耦合控制方程组得到焊接熔池温度场、流场等的变化规律,针对熔池尺寸及相对于熔池中心等距点的温度,分析了在不同焊接工艺参数阶跃下的变化规律.结果表明,随着焊接大电流向小电流的阶跃,熔池的尺寸及内部的流速都有一定程度的减小,随着电弧电压、焊接速度、工件板厚和板宽的阶跃,其变化都具有一定的滞后性,通过各种调整焊接工艺参数均可以达到调节熔池尺寸的效果.

电弧弧长对TIG焊电弧特性影响规律研究

建立了不同弧长的TIG焊电弧二维轴对称数学模型,通过耦合求解控制方程组,对不同弧长作用下的电弧温度场、速度场、电弧压力等的变化规律进行数值分析。结果显示:随着弧长的增长,电弧形态由倒置的杯型转变为钟罩型;在弧长较短时,最高电弧温度的位置逐渐向钨极移动,在弧长较长时,最高电弧温度的增大是先快后慢的;最高等离子速度随弧长的增长基本呈线性增加;电弧压力在数值和作用区域上随着弧长的增长而增大。

时效温度对2124铝合金蠕变时效组织和力学性能的影响

通过力学性能测试和透射电镜观察等手段,研究了时效温度对2124铝合金蠕变时效组织和力学性能的影响。结果表明:在200 MPa应力作用下,随着蠕变时效时间的增加、时效温度的提高,2124铝合金蠕变曲线先减速后保持速率稳定,材料的应变量提高。时效温度从185℃升高到190℃,随时效时间延长,合金的强度提高,在190℃/12 h后合金的强度达到峰值,其抗拉强度Rm、屈服强度Rp_(0.2)和断后伸长率A分别为443.5 MPa、352.3 MPa和11.55%。此时基体内析出大量尺寸细小的S″相和S′相,经195℃/12 h时效处理之后,合金基体内析出部分粗大的平衡相S相,进入过时效阶段,性能下降。

双脉冲TIG焊熔池数值分析

建立了双脉冲电流下TIG焊熔池的三维非稳态数学模型,通过选择合适的边界条件和热物性参数,强烈耦合控制方程组对双脉冲TIG焊熔池进行数值分析,得到了周期性变化的焊接熔池温度场、流场等分布情况,熔宽、熔深的尺寸大小在周期内的变化规律.结果表明,在双脉冲电流作用下的熔池尺寸大于在平均电流作用下的尺寸,有效的增大了焊接熔池尺寸;熔池尺寸随电流的变化具有一定的滞后性,且在高能脉冲作用时的滞后性较强;在双脉冲电流作用下的熔池内部具有更大的流速,其搅拌作用更强.

基于多物理场耦合的TIG焊电弧数值模拟研究

针对自由燃烧的TIG焊电弧,建立了二维轴对称数学模型,对稳态TIG焊电弧进行了数值分析,获得电弧的温度场、压力场、流场等分布规律。结果表明:电弧最高温度出现在钨极下方,电弧轴向和径向的温度随钨极和电弧中心之间距离的增加而降低;等离子体速度在电弧中心处达到最大值;阳极表面上的电弧压力随其离阳极中心距离的增大而降低;减小焊接电流可大幅度降低电弧温度、等离子体速度和电弧压力;减小电弧弧长可降低等离子体速度和电弧压力。

焦煤混配制备铝用炭阳极的研究

通过系统的实验室研究,制备出性能较为优异的焦煤混配阳极。研究结果表明:随着煤添加量的增大,混配炭阳极中的灰分逐渐增加,真密度下降。炭阳极的导电性受孔隙率的影响较大,添加煤能够使炭阳极孔隙率下降,进而促使炭阳极的电阻率降低;此外,添加适量的煤能够提高炭阳极的抗压强度。随着煤的添加量增加,混配炭阳极的CO_2反应活性趋于增强,而且反应后均易掉渣。混配阳极性能优劣的关键在于控制合适的煤添加量,当煤掺配量在20%以内时,混配炭阳极的主要指标基本达到了炭阳极的应用要求。

电化学合成聚苯胺膜及其腐蚀防护性能

通过循环伏安法在不锈钢基体上制备聚苯胺(PANI)膜,探讨了合成条件对聚苯胺性能的影响,并采用开路电位和动电位极化曲线等方法研究了聚苯胺膜对不锈钢的腐蚀防护性能。结果表明,在硫酸浓度为0.65mol/L,苯胺浓度为0.1mol/L和扫描周期为15的条件下,可以获得性能较好的聚苯胺膜。制备的聚苯胺膜为掺杂态,其对苯胺的电化学聚合具有催化作用。聚苯胺膜的存在起到一定的钝化作用,对不锈钢有较好的腐蚀防护性能。

Numerical analysis for weld pool of pulsed TIG welding

A two-dimensional axisymmetric mathematical model of weld pool of pulsed TIG welding was established. Numerical simulation for weld pool of pulsed TIG welding was done using FLUENT software by selecting the appropriate boundary conditions and strongly coupled control equations. The distributions of temperature field and flow field of weld pool under the periodic change of welding current were obtained. According to the maximum temperature of upper and lower surface of workpiece and depth and width of weld pool, the distributions of temperature field and flow field under different pulsed frequencies and current duty cycles were obtained and periodic variation was analyzed under pulsed current. The analysis results show that with the increase of pulsed frequency, weld pool width increases slightly while depth decreases slightly, and with the increase of current duty cycle, the width and depth of weld pool both increase significantly, and the depth increases greatly.

基于松下TM-1400型焊接机器人的焊接轨迹示教分析

焊接机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程并能在三维空间完成各种焊接作业的自动化生产设备,能在恶劣的环境下连续工作并提供稳定的焊接质量,可以提高工作效率,减轻劳动强度。文章以松下TM-1400型焊接机器人为载体,对常见直线和圆弧焊接轨迹进行示教分析,并对相关示教命令程序进行解释说明。

快速成型技术课程教学研究与实践

基于快速成型技术课程进行教学研究与实践。对该课程教学中存在的问题,如教学方法单一、新技术内容欠缺等进行分析,从多样化的教学方法、最新技术进展内容补充、在线课程建设等方面进行创新。实践效果良好,学生的学习积极性和教学效果明显提升。

纳米晶NiCrC合金高温防护涂层的制备及性能研究

采用HVAF喷涂技术,以低温球磨纳米晶合金粉体为喷涂原料,制备出纳米晶NiCrC合金涂层,并对其组织和部分性能进行了实验分析。借助OM、SEM、TEM等对相应纳米晶合金粉体的形貌和涂层在不同状态下的显微组织以及高温环境中的热稳定性进行分析,选用维氏显微硬度计对涂层的显微硬度和断裂韧性进行测试,采用涂盐热重分析法对纳米晶涂层的热腐蚀性能进行检测。实验结果表明纳米晶NiCrC涂层具有致密、均匀的微观组织结构,长时间加热保温后仍能保持纳米尺度的平均晶粒度。相比于相同工艺条件下喷涂同成分雾化合金粉体制备的传统涂层,该纳米晶涂层的机械性能和耐热腐蚀性能均有显著提升。

锻造成形温度对2219铝合金5m环形锻件的微观组织与力学性能的影响

针对2219铝合金5m环形锻件成形过程中容易形成粗大残余结晶相,导致力学性能偏低的问题,研究了锻造成形温度对2219铝合金大型环形锻件微观组织与力学性能的影响。结果表明:2219铝合金5m环形锻件经过高温锻造成形之后,基体中粗大的残余结晶相减少,基体过饱和度提高,后续变形中由于应力集中割裂基体造成锻件早期断裂的可能性降低,锻件的延伸率得到改善;同时,经固溶水淬+T8处理之后,与低温锻造相比,经高温锻造的环形锻件析出相更加均匀,密度增加,性能提高。

二维硼氮Kagome材料的力学行为和电子性质研究

Kagome晶格因包含平带和狄拉克锥引起了人们的广泛关注。采用基于密度泛函理论的计算方法,以二维硼氮Kagome材料为研究对象,系统研究了硼氮Kagome材料的原子结构、力学性质、电子结构以及对氮气分子的吸附作用。结果表明:硼氮Kagome材料的化学式为B_(6)N_(6),晶格常数为9.97Å,测量B—B、B—N、N—N的键长分别为1.64Å、1.33Å、1.19Å;电荷分析表明B—N为离子键,而N—N和B—B为共价键;该二维材料展示出各向异性的力学性能和无磁性的金属特性,其电子能带中存在两套Kagome能带;该材料具有较大孔洞结构,表现出对氮气分子的优异气敏特性。研究结果为硼氮Kagome材料在气体传感器件中的应用提供了理论参考。

材料成型及控制工程专业英语教学研究与实践

基于材料成型及控制工程专业英语课程进行教学研究与实践。对专业英语教学中存在的问题,如教学内容和形式单一、互动性不足等进行分析,从多样化的教学内容和模式、灵活可调的教学方法、时事内容补充等方面进行创新。实践效果表明学生的学习积极性和课堂教学效果明显提升。

脉冲电流作用下TIG电弧的数值分析

建立了脉冲电流下自由燃烧的TIG电弧的二维轴对称数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和强烈耦合控制方程组对脉冲TIG电弧进行了数值模拟,得到了在焊接电流周期性变化下电弧形态、电弧温度场、电弧轴线方向上的温度和速度及焊接工件表面电弧压力的变化情况;针对电弧压力,得到了不同峰值电流、占空比、脉冲频率作用下的分布情况,并分析了它们在脉冲电流作用下的周期性变化规律.分析结果表明:当脉冲电流发生突变时,它们的变化滞后于脉冲电流的变化,且从基值电流向峰值电流变化时的响应速度更快,并最终达到一个相对稳定的状态;在分析过程中电弧压力随峰值电流的增大而大幅度增大;随占空比的增大,有缓慢增大的趋势;随着脉冲频率的增加,电弧压力逐渐不能够达到稳定状态,且其最大电弧压力有减小的趋势.

预应力超声冲击成形数值模拟研究

目的以2024铝合金薄板件为研究对象,结合有限元仿真分析,探讨超声冲击成形过程中预应力对材料残余应力和变形量的影响规律,预测成形结果。方法基于Johnson-Cook本构关系,建立超声冲击处理模型和冲击成形模型,针对无预弯以及预弯半径1000、3000、5000 mm情况,分析不同方向上试件的残余应力和成形量之间的差异性,并进行实验验证。结果经超声冲击处理后,试件表面呈现压应力层,试件中间区域呈现拉应力层,且随着预弯半径的减小,预弯方向上的表层残余压应力层逐渐减小,最大残余应力逐渐增大,中间拉应力逐渐增大,而预弯垂直方向上残余应力的变化规律呈现相反的状态。试件表层的压应力层有利于弯曲变形,中间区域的拉应力层能抑制弯曲变形。在设备偏移方向上试件可以获得更大的变形量,随着预弯半径的减小,预弯方向上的变形量逐渐增大,垂直预弯方向上的变形量逐渐减小。结论通过实验和模拟获得的弧高值的差异性较小,验证了所建立的有限元模型的准确性,通过该方法可以预测试件超声冲击成形结果,为制定合理的工艺参数提供理论基础。