基于熵值法的铝合金缸体低压铸造工艺多目标优化

基于有限元软件ProCAST构建某型铝合金缸体的有限元模型,设计L16(44)正交试验方案,探究了浇注温度、模具预热温度、充型时间、保压压力四个工艺参数对凝固时间和缩松体积的影响。采用熵值法分别计算两个评价指标的权重,将凝固时间与缩松体积转化为综合评分值进行单目标优化。通过极差分析与方差分析,得到了各参数对综合评分的影响程度为:浇注温度(A)>模具预热温度(B)>保压压力(D)>充型时间(C),确定了最优的工艺参数为A1B2C1D3。对比原工艺参数方案和优选工艺参数方案发现:凝固时间缩短了20.35%,缩松体积下降了2.96%。经生产试验,缸体铸件外观质量良好,无明显铸造缺陷,验证了最佳工艺参数的合理性。

襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

环回互连数据中心光网络(特邀)

【目的】针对数据中心交换网络,文章提出了一种基于商用光交换器件的环回互连数据中心光网络(LIDON)。【方法】文章所提架构主要由机架扩展模块(REM)和环回互连模块(LIM)两个光交换模块组成。数据中心中的组内和组间交换通过这两个模块共同工作来实现。通过开发波长选择开关诊断端口的新功能,LIDON具有较高的路径多样性和容错性等特点。此外,文章所提方案可以保证LIDON的可扩展性,以支持交换容量的灵活扩展。【结果】交换器件的滤波性能实验验证了LIDON交换网络分离传输组内和组间信号的可行性。对不同业务的任务完成时间的仿真验证了该架构的容错性能。【结论】测试和仿真结果展示了文章所提架构具有较高路径多样性和容错性能。

基于多场耦合求解的大规格镁合金扁锭差相脉冲电磁半连续铸造

本文以大规格镁合金扁锭半连续铸造为研究对象,采用基于多场耦合的数值模拟技术模拟了差相脉冲磁场作用下镁合金扁锭半连续铸造过程中的宏观物理场,研究了差相脉冲磁场相位差对电磁力、温度场、凝固过程、溶质元素分布及宏观偏析的影响。结果表明:相位差对凝固中后期影响更明显。当相位差从0°增至72°时,凝固初期换热有所减弱;而凝固中后期换热增强,液穴深度明显变浅,中心部位凝固速度加快,横截面内温度场变均匀。此外,适当提高相位差至72°有利于缓解两相区内贫溶质的问题,减少凝固后横截面内最大负偏析率和整体偏析率;相位差继续增大到108°不仅明显削弱了凝固前期的换热强度,而且还会削弱凝固中后期的换热强度,使液穴变深,凝固速度减慢,偏析率增大。

鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术研发进展

介绍了鞍钢单绕组螺旋电磁搅拌技术的自主研发进展,通过对圆锭、扁锭、大方坯、大圆坯等多物理场耦合模拟计算,结合试验研究对该技术的效果进行验证。结果表明,单绕组螺旋电磁搅拌技术有助于促进金属液在三维方向的传质传热,降低液芯的温度梯度,促进金属液同时凝固,减轻铸坯的中心疏松、偏析,铸坯、铸锭C元素的统计偏析度可以降低30%以上。

岩土成层地基钻孔刚架抗滑桩计算的有限差分法

传统悬臂或锚拉式抗滑桩采用人工挖孔施工,施工效率低、工期长且安全风险问题尤为突出,目前正被严格限制使用并逐步淘汰,因此,在边坡治理工程中使用机械钻孔成桩替代人工挖孔工艺是未来的发展趋势。钻孔刚架式抗滑桩侧向刚度大、施工效率高、结构空间受力更加合理,更加符合城市轨道交通建设“小空间解决大高差”的理念。首先,考虑抗滑桩普遍存在于岩土成层地基的实际情况,以水平弹簧模拟前、后排桩与桩间土的荷载相互作用,根据Euler-Bernoulli梁理论及刚架桩受荷特点,以桩周线性土弹簧刚度反映不同地层的水平抗力差异,建立刚架桩挠曲平衡微分方程;然后,基于有限差分法结合桩顶、桩端共8个边界条件,编制Python有限差分迭代运算程序实现了前/后桩及桩间土的协同作用,以及对刚架桩内力与变形的求解;最后,依托深圳地铁某路堑高边坡钻孔刚架桩现场监测案例,对比发现,二者桩顶最大变形相差在10%以内,验证了所提方法对岩土成层地基中钻孔刚架抗滑桩的适用性,开发的有限差分迭代程序简单便捷,可直接应用于钻孔刚架式抗滑桩工程设计。

多源-多离子耦合作用下水泥胶砂硫酸盐腐蚀机理

硫酸盐渍土地区现浇结构广泛存在多源-多离子耦合腐蚀,利用砂浆内掺Mg^(2+)、Cl^(-)以及SO_(4)^(2-)并置于不同的腐蚀环境中,在腐蚀期间分别测定试样的孔隙分布、质量、尺寸以及不同深度硫酸盐浓度的变化,同时测定了抗折、抗压强度的演变规律。采用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)及热重分析(TG-DTG)等方法观测试样微观结构及矿物成分变化。试验结果表明,内源腐蚀增加了试样的有害孔含量,加速了腐蚀进程;内源腐蚀对试样抗折强度的发展具有明显的不利影响,较无内源腐蚀试样抗折强度降低了50%~67%;内源Mg^(2+)严重影响了硫酸盐环境中试样抗折强度的发展,试样的抗折强度仅为无腐蚀组的4.4%;试样表层的Mg^(2+)缓解了有害孔隙含量增加趋势,对内部结构具有一定的保护作用。

1×××/7×××系铝合金液-固铸轧复合模拟研究

结合双辊立式铸轧机设备和技术参数,通过流-固耦合的方法进行了变参数正交模拟研究,揭示了1×××系铝液浇铸温度和铸轧速度对铸轧复合区内温度场、流场的影响。研究结果表明,最优铸轧参数区间为浇铸温度670~690℃、铸轧速度12~13 m/min。浇铸温度越高、铸轧速度越快越容易发生漏液,反之容易发生轧卡。

基于YOLOv7-TSCR的连铸坯表面缺陷检测

为解决连铸生产过程中铸坯表面缺陷检测准确率低、检测速度慢、模型参数量大难以部署等问题,提出一种融合重参数化和注意力机制的轻量化铸坯表面缺陷检测算法YOLOv7-TSCR。首先,利用Mish和SiLU激活函数、SimAM注意力机制,构建了改进的高效层聚合模块ELAN-S,以有效增强对多尺度缺陷特征的提取;其次,设计了C2f_RG模块改进特征融合网络,减少参数量的同时获得更丰富的梯度流信息,增强特征融合能力;最后,根据采集实际生产中的缺陷图像,构建铸坯缺陷数据集并进行验证。结果表明:YOLOv7-TSCR相较其他网络模型检测效果显著提升,在模型参数量减小的情况下,精确率达93.5%,平均精度均值提高了2.8%,检测速度可达120 FPS;在NEU-DET公开数据集上进行的泛化性对比实验证明了算法具有较强的泛化性。改进算法在保证较高检测精度的基础上,具有较快的检测速度和较小的参数量,为铸坯表面缺陷的高效检测提供了技术参考。

铝合金低压铸造过程数值模拟

铝合金密度小、比强度高,常作为汽车轻量化材料。低压铸造充型平稳,能成形复杂薄壁铸件,广泛应用于汽车典型零部件的制造。为优化低压铸造工艺、减少铸件缺陷、获得优良组织性能的铸件,运用集成计算材料工程与多尺度数值模拟方法对铝合金低压铸造过程开展研究,具有重要的科学意义与工程价值。本文全面综述了低压铸造铝合金凝固过程数值模拟技术的发展,分析了充型过程和凝固过程的宏观数值模拟及其常用算法,归纳总结了元胞自动机模拟铝合金初生相和共晶相的微观组织演变的研究现状,展望了铝合金低压铸造过程数值模拟的未来发展方向。

超高强桥梁缆索用多元合金锚固材料研究

桥梁缆索采用热铸锚方式锚固,具有强度高、耐久性好的优点,适于缆索百年服役的要求。分析了热铸锚的结构和锚固机理,合金锚固材料是影响热铸锚锚固性能和耐久性的主要因素,而Al,Cu,Mg,RE等成分和含量决定了合金锚固材料的性能。针对2100 MPa及以上强度超高强缆索,提出了热铸锚用合金锚固材料的物理性能、力学性能、防腐性能和流动性要求。根据这些影响因素和性能要求,建议按“性能指标构建-成分体系设计-模型试验研究-灌锚装备研发-灌锚工艺研究”的路线进行新型多元合金锚固材料研究。

二板压铸机锁模油缸结构探究

传统的三板压铸机是通过合模油缸推动机铰机构,通过机铰机构的放大作用产生锁模力。锁模力的大小受较多因素的影响,很难调节到合适的锁模力。而传统的二板压铸机的锁模力是由安装在二板尾部的4个大锁模油缸直接提供的,导柱从锁模油缸的活塞中孔穿过,单个油缸的直径很大,成本高,装配,维护困难。本文发明的多结构锁模油缸结构的二板机,是把一个大油缸分成了若干个小油缸排布在导柱的周围,装拆维护容易,而且成本低。

一种基于AMESim的压铸机开模定位系统仿真及控制策略研究

本文以压铸机开模定位系统为对象,对一种出口基于开关阀控制的调速系统进行研究,针对系统响应呈现出大惯性特性,且不同位置系统特性存在较大波动,采用常规单段控制会出现定位精度不高的问题,本文对该系统进行了分析并建立了其关键环节的数学模型和AMESim仿真模型,提出了基于多段控制的定位控制策略和出口基于溢流阀控制的液压系统,并在压铸机开模定位系统上进行试验验证,仿真和试验结果均表明,改进的控制策略和液压系统较常规单段控制具有良好的动态特性,对负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,同时也证明了仿真的有效性,为同类系统的控制器设计提供参考。

多匝道变截面支架法现浇连续箱梁线形控制方法研究

文章以某桥梁工程为例,对影响现浇连续箱梁线形的因素进行了分析,在此基础上研究了现浇连续箱梁施工过程中的线形控制方法,包括竖桥向线形和横桥向线形控制两大方面,经过结构预拱度计算、梁体线形计算、支架预压及监测等工程活动后,采取针对性的梁体线形控制措施,有效解决了变截面支架法现浇连续箱梁施工中线形差的问题,顺利完成了现浇箱梁施工活动并保证了箱梁线形的合理性,取得了良好的施工效果。

天长全民健身中心体育场钢屋盖结构铸钢节点施工阶段力学性能分析

大跨度管桁架结构弦杆数量多、交错连接,传统的相贯节点由于截面限制、连接刚度不足、相贯线不足等原因,无法满足复杂大跨度管桁架钢结构杆件间连接要求.铸钢节点具有一次浇筑成型、形状适应性强、材质均匀等优势,被广泛用于空间结构中.以天长全民健身中心体育场钢屋盖项目为背景,对8种典型铸钢节点进行了力学分析,铸钢节点所连接杆件数量从4~12根不等,共分为支座铸钢节点与空间铸钢节点两类.分析时共考虑了合拢和卸载2个主要施工工况,卸载工况考虑了内外圈临时支撑卸载的顺序对铸钢节点的影响,对比了各个工况下铸钢节点的应力云图.分析结果表明:外圈临时支撑完全卸载和内圈临时支撑卸载一半时,最大Von-Mises应力仅为22 MPa,完全卸载时最大应力约为51 MPa.8种典型铸钢节点在5个主要施工工况下,应力分布较为均匀,节点与杆件连接处应力过渡合理,节点核心区域应力分布较小,能够保证大跨度管桁架主结构各杆件之间的有效连接和内力传递.

广联达软件在现浇板钢筋中区别运用的量差分析

文中主要研究了算量软件中现浇板钢筋不同布置方式引起差异的原因,采用控制变量、对比分析的方法研究不同布筋方式运用时的钢筋量差。结果发现,单板布置,面筋在支座位置将多计算锚固;多板布置,如果板跨超过钢筋定尺长度,会多计算钢筋搭接。结果表明,在工程量审核中分析量差原因具有重要意义。

多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺研究

目的针对砂型打印过程中存在层间结合力差和树脂含量与发气量难以协调等问题,提出多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺,实现多材料砂型的高性能制造。方法基于多材料砂型加热压实一体化成形装置,通过优化匹配辊轮旋转速度、辊轮直径和加热温度等加热压实一体化成形工艺参数,实现对砂型力学性能的精确调控,并通过铸造试验进行应用验证。结果通过自旋辊轮压实的方式辅助铺砂,当辊轮直径为60 mm、辊轮转速为3 r/s时,铺砂效果最好,砂型强度最高,砂型透气性满足铸造需求;针对1.5 mm厚度的具有片层堆叠结构的复合砂型,优选出层间加热压实一体化成形工艺参数如下:层间加热温度为150℃,辊轮直径为60 mm,辊轮转速为2 r/s。验证了采用层间加热压实一体化成形工艺可制备高质量的多材料复合砂型,砂型与铸件均具有良好的尺寸精度和性能,1.5 mm片层堆叠结构的复合铸型及其铸件尺寸精度较高,铸件晶粒细化效果明显、力学性能优异。结论通过多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺研究,协调了高强度砂型的发气量和树脂量,进一步推动砂型增材制造技术向绿色化、柔性化和高性能制造方向创新发展。

大直径深孔灌注桩多系统清孔工艺技术研究与应用

论文通过对大直径深孔灌注桩工程施工中的清孔工艺技术进行深入研究,提出了合理的高效清孔工艺的解决办法,通过应用验证后,对大直径深孔灌注桩的能耗效率和质量检测优良等级占比的数据对比,明显优于应用前。论文将成果经验进行分享,以期提高大直径深孔灌注桩基础工程整体施工工艺现状,降低大直径深孔灌注桩施工能耗成本,对改善土木工程领域桩基础工程的技术质量及效益有一定帮助。

钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺优化设计

目的对钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺进行优化研究,达到降低成本、保证铸件产品质量的目的。方法以ZTA2钛合金阀体件为研究对象,基于零件壁厚范围较宽的结构特点、零件的技术要求与生产实际现状,结合经验分析及数值模拟仿真技术进行铸造工艺设计。结果确定分型面和浇冒口的设计,在热节点及孤立液相区域设置补缩冒口,通过数值模拟对铸件模拟结果的缩孔缩松情况进行分析,优化冒口的设计,增加补缩通道,最终确定合理的“一模多件”开放式浇注系统。对于“一模多件”铸造工艺,通过合理设计浇注系统,可以有效保证浇注过程中各层铸件的平稳浇注。浇注系统宜采用开放式的浇注系统,直浇道、横浇道、内浇口的截面积比例为1∶2∶4。结论采用机加工石墨型铸造,在真空凝壳炉完成熔炼,在浇注温度为1770℃、模壳预热温度为200℃的情况下,采用重力浇注的形式在真空凝壳炉中铸造生产出钛合金阀体件,所获得的铸件无铸造缺陷,其成分和力学性能均满足质量要求。研究结果表明,在铸造过程中使用数值模拟技术可以优化铸造工艺设计,缩短产品试制周期,大大提高生产效率。

基于多维度分级指标的连续刚构桥现浇段施工方案评选

预应力混凝土连续刚构桥因其结构刚度大、施工技术成熟的优势,在跨越山区沟谷等复杂地形中被广泛运用。支架现浇法是进行边跨现浇段浇筑的传统方法,但当两端桥台(墩)处于陡坡时,采用该法面临着支架体系失稳加剧的挑战。针对沟谷陡坡地形处边跨现浇段浇筑的技术难题,基于典型施工风险分析,提出了3种施工方案:支架现浇法、挂篮悬挑法、桥台悬托法;建立了进行方案比选的多维度分级评价指标体系及方法;以某连续刚构桥为案例,采用有限元程序对多维施工性能指标展开分析,最终确定了挂篮悬挑法为最优方案。实践结果表明,采用挂篮悬挑法浇筑边跨现浇段能满足沟谷地形条件下的施工安全与经济要求,验证了本文设计方案及评选方法的合理性。